936年奧地利人保羅·愛斯勒(Paul Eisler)首先在收音機里采用了印刷電路板。1943年,美國人多將該技術運用于軍用收音機,1948年,美國正式認可此發明可用于商業用途。自20世紀50年代中期起,印刷線路板才開始被廣泛運用。
在PCB出現之前,電子元器件之間的互連都是依托電線直接連接完成的。而如今,電線僅用在實驗室做試驗應用而存在;印刷電路板在電子工業中已肯定占據了絕對控制的地位。
為了增加可以布線的面積,多層板用上了更多單、雙面的布線板。用一塊雙面作內層、二塊單面作外層或二塊雙面作內層、二塊單面作外層的印刷線路板,通過定位系統及絕緣粘結材料交替在一起且導電圖形按設計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了,也稱為多層印刷線路板。
覆銅箔層壓板是制作印制電路板的基板材料。它用作支撐各種元器件,并能實現它們之間的電氣連接或電絕緣。
20世紀初至20世紀40年代末基板材料用的樹脂、增強材料以及絕緣基板大量涌現,技術上得到初步的探索。這些都為印制電路板用最典型的基板材料——覆銅板的問世與發展,創造了必要的條件。另一方面,以金屬箔蝕刻法(減成法)制造電路為主流的PCB制造技術,得到了最初的確立和發展。它為覆銅板在結構組成、特性條件的確定上,起到了決定性的作用。
在印制電路板中,層壓又稱“壓合”,把內層單片、半固化片、銅箔疊合在一起經高溫壓制成多層板。例如四層板,需要一張內層單片、兩張銅箔和兩組半固化片壓制而成。
多層PCB板的鉆孔工藝一般不是一次完成的,分為一鉆、二鉆。
一鉆是需要沉銅工序的,也就是把孔內鍍上銅,使得可以連接上下層,例如過孔,原件孔等。
二鉆的孔就是不需要沉銅的孔,例如螺絲孔,定位孔,散熱槽等等,這些孔內兜不需要有銅的。
菲林是曝光的底片。PCB表面會涂一層感光液體,經過80度的溫試烤干,再用菲林貼在PCB板上,再經過紫外線曝光機曝光,撕下菲林。線路圖在PCB上呈現出來了。
綠油,指的是PCB上涂覆在銅箔上面的油墨,這層油墨可以覆蓋除了焊盤等意外的導體,可以在使用過程中避免焊接短路、延長PCB使用壽命等作用;一般叫阻焊或者防焊;顏色有綠色、黑色、紅色、藍色、黃色、白色、亞光顏色等等,大部分PCB使用綠色阻焊油墨,也就是通常叫的綠油;
電腦主板的平面是一塊PCB(印刷電路板),一般采用四層板或六層板。相對而言,為節省成本,低檔主板多為四層板:主信號層、接地層、電源層、次信號層,而六層板則增加了輔助電源層和中信號層,因此,六層PCB的主板抗電磁干擾能力更強,主板也更加穩定。
-End-
言
PCB(printed circuit board),印制電路板,是整個電子產品的載體。上邊布滿了大大小小的焊盤和復雜的走線,讓所有的器件通過電路連通在一起,PCB只是單純指的板子本身。如果成為產品,貼上器件,就是經過了貼片后,就變成了PCBA(printed circuit board+Assembly)。
如下圖,圖1為PCB,圖2為PCBA。
圖1 PCB
圖2 PCBA
1、相關術語
1.1、 層數和階數
我們聽到說PCB,經常在說幾層幾階PCB,或者是幾層通孔板,是什么意思呢?
我們知道PCB上是用來擺件和走線的。起初時候只有單層板,即單面擺件和走線;后來隨著集成度和工藝的提高,單層板不能滿足設計的需求,就有了兩層板,即雙面擺件,在上下兩層布線;再后來,發現兩層板也不夠用了,于是就有了夾層,夾層用作地平面、電源平面,又在夾層中走線,就形成了現在的多層板。
但是夾層也不能無限增加,要考慮成本和板厚,通常手機上用到的就是六層、八層、十層板,其他電子類產品,集成度要求不高的,基本上兩層和四層板就夠了。
我們知道,走線從一層到另外一層是需要通過打孔連通層與層的,打孔能打到哪一層,則跟板子的階數相關。通孔板是指如果打孔,只能穿透整板打,假如是四層板,那么但凡打孔,孔都是1-4層都打通的。
一階是指打孔的時候,表層可以打到第二層,但內層只能打通孔,下圖是十層一階板的圖,數字代表層數。我們可以看到,打小孔只能打上表層1-2層孔,和下表層9-10層孔,而要中間打孔,只能打2-9層孔,而不能打2-3層5-6層這種小孔。或者直接打1-10層大通孔。
十層一階板
二階則是表面和臨層,臨層和第二臨層可以打孔,其他地方只能打大孔。下圖是八層二階板,小孔可以打1-2、2-3、3-6、6-7、7-8,而中間層3-4、3-4、5-6咋不能打小孔。
八層二階板
1.2、 孔
PCB的孔,可以分為三種:通孔、盲孔和埋孔。
很好理解,通孔就是貫穿所有層的孔;盲孔就是有一端在表面,另一端在內層;埋孔就是兩端都在內層。
實際上,我們會把孔用樹脂等物填充起來,防止主板起泡。因此,我們打孔,實際上之后孔的周圍一圈才導電,內部是個孔,是沒有電器特性的。不過現在也有板廠,用銅膏填孔,增大導電面積,這就要跟板廠確認了。
2、PCB板層分布
關于PCB板層布局,不同層數有不同的布局方法,掌握特點,選用何種方法都可以。
1> 盡量把信號層之間用電源或地平面隔開;
2> 高頻信號盡量走內層(天線等不易打孔的除外);
3> 對于大功率、噪聲干擾強的電源,最好有電源平面。
根據上邊的原則,我們就可以分布結構了。因為表層只有一層臨層,而空中的信號耦合的概率低,因此表層可以看作是臨層有一層包地的結構。
舉個栗子,六層板。
第一層走信號線,第二層地平面,三層信號,四層電源,五層地平面,六層信號。我們看到,信號線走了三層,中間插入了地平面或者電源平面。因為在高頻上面,電源平面也可以形成回流的最短路徑,可以視為地平面。
對于手機主板,因為DDR的電源和CPU的電源越近越好,因此也會有第一層信號,第二層電源,第三層地這樣的結構。總之盡量按照規則來布局,只要合理就可以了。
下表為六層板疊層結構設計,僅供參考。
3、PCB的電氣性能
根據PCB的材料不同,電氣特性也不同,我這里只講一些普遍的、業界通用的性能。
通常電流跟寬度成比例,1A的電流需要走線寬度為1mm,至少不要小于0.8mm。通孔和大埋孔(3-6層)屬于大孔,過電流能力保守0.4A,對于結構緊張的,板材不錯的,也可以過0.5A。而盲孔和小埋孔(2-3層)屬于小孔,過電流能力0.1A,好點的可以到0.2A。因此,走線的寬度和過孔數量,要跟電流的大小相匹配,否則,載流能力會被限制。
PCB是硬件工程師最常見,打交道最多的器件了,我們還要多多積累和了解它的特性,為我們更好的使用。
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極管介紹:
二極管,(英語:Diode),電子元件當中,一種具有兩個電極的裝置,只允許電流單向流過,在主板電路中許多是應用其整流與保護防呆。普通硅二極管正向壓降工程設定義為0.7V,鍺二極管正向壓降為0.3V,圖中下端為負極上端為正極,如果從上端正極輸入3.3V的話,如果是硅管下端將會輸出2.3V,常見的二極管符號有以下幾種:
二.筆記本主板上二極管作用
1-1.單向導電的應用:利用二極管單向導電特性,可以采用2只二極管實現2路供電一路輸出,如下圖采用的是復合二極管+3VA經過D2001的pin1正極,另外+RTCBAT電壓也會送到D2001 pin2正極,在pin3引腳產生一個+VCC_RTC(~3V)電壓
1-2.釋放二極管應用,利用二極管單向導電特性,將二極管放在重要的位置,可以讓他在特殊的時候來導通來實現將電路回路中的電釋放掉,如下圖所示:
1-3.與門二極管電路應用,利用二極管單向導電特性,下圖二極管的正極全部并連在一起,如果想讓MUTE_AMP#輸出一個高電平,就得滿足D3706/D3705的負極輸入信號全部為高電平,輸出端才會有高電平產生,這種電路在筆記本主板上90%均會采用.
1-4.鉗位二極管,利用二極管單向導電特性,VIN電壓(假設為18.5V)經過R2/R3串聯分壓,分壓后電壓為7.6V此時D6正極電壓為7.6V,負極電壓為3.3V,因此正極大于負極,且超過其導通壓降0.7V.D6導通后二極管正極只會比負極高出0.7V,因些A點電壓被鉗位4V左右,鉗位二極管一般在USB接口或VGA接口旁邊,用于防靜電如圖所示:
1-5.整流二極管,利用二極管單向導電特性,在很多電路中會把二極管集成在一起這樣可以減少PCB的空間,以下電路就是利用整流二極管將+5VA電壓壓+上脈沖信號經過整流后來產生+12VSUS的電壓.
1-6.穩壓二極管,實際在我們筆記本重要電路中也會采用穩壓二極管穩壓,這樣可以確保電路的穩定性,例如下圖PD7穩定的是20V假設VA是19.5V,這時PD7是不導通的,如果≧20V時PD7導通,這時負載端得到的就是20V.
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