印刷電路板（Printed circuit board，PCB）幾乎會(huì)出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中。如果在某樣設(shè)備中有電子零件，那么它們也都是  鑲在大小各異的PCB上。除了固定各種小零件外，PCB的主要功能是提供上頭各項(xiàng)零件的相互電氣連接。隨著電子設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜，需要的零件越來(lái)越多，PCB上頭的線路與零件也越來(lái)越密集了。 標(biāo)準(zhǔn)的PCB長(zhǎng)得就像這樣。裸板（上頭沒(méi)有零件）也常被稱為「印刷線路板Printed Wiring Board（PWB）」。   
板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可以看到的細(xì)小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個(gè)板子上的，而在制造過(guò)程中部份被蝕刻處理掉，留下來(lái)的部份就變成網(wǎng)狀的細(xì)小線路了。這些線路被稱作導(dǎo)線（conductor pattern）或稱布線，并用來(lái)提供PCB上零件的電路連接。   
為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上。在最基本的PCB（單面板）上，零件都集中在其中一面，導(dǎo)線則都集中在另一面。這么一來(lái)我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過(guò)板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的。因?yàn)槿绱?，PCB的正反面分別被稱為零件面（Component Side）與焊接面（Solder Side）。   
如果PCB上頭有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去，那么該零件安裝時(shí)會(huì)用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝。下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零撥插力式）插座，它可以讓零件（這里指的是CPU）可以輕松插進(jìn)插座，也可以拆下來(lái)。插座旁的固定桿，可以在您插進(jìn)零件后將其固定。   
如果要將兩塊PCB相互連結(jié)，一般我們都會(huì)用到俗稱「金手指」的邊接頭（edge connector）。金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實(shí)上也是PCB布線的一部份。通常連接時(shí)，我們將其中一片PCB上的金手指插進(jìn)另一片PCB上合適的插槽上（一般叫做擴(kuò)充槽Slot）。在計(jì)算機(jī)中，像是顯示卡，聲卡或是其它類似的界面卡，都是借著金手指來(lái)與主機(jī)板連接的。  
PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的顏色。這層是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面（silk screen）。通常在這上面會(huì)印上文字與符號(hào)（大多是白色的），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面（legend）。  
單面板（Single-Sided Boards）   
我們剛剛提到過(guò)，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以我們就稱這種PCB叫作單面板（Single-sided）。因?yàn)閱蚊姘逶谠O(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制（因?yàn)橹挥幸幻?，布線間不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。  
雙面板（Double-Sided Boards）   
這種電路板的兩面都有布線。不過(guò)要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的「橋梁」叫做導(dǎo)孔（via）。導(dǎo)孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，

它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因?yàn)殡p面板的面積比單面板大了一倍，而且因?yàn)椴季€可以互相交錯(cuò)（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。  
多層板（Multi-Layer Boards）   
為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。多層板使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進(jìn)一層絕緣層后黏牢（壓合）。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨(dú)立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機(jī)板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過(guò)技術(shù)上可以做到近100層的PCB板。大型的超級(jí)計(jì)算機(jī)大多使用相當(dāng)多層的主機(jī)板，不過(guò)因?yàn)檫@類計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用許多普通計(jì)算機(jī)的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因?yàn)镻CB中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實(shí)際數(shù)目，不過(guò)如果您仔細(xì)觀察主機(jī)板，也許可以看出來(lái)。   
我們剛剛提到的導(dǎo)孔（via），如果應(yīng)用在雙面板上，那么一定都是打穿整個(gè)板子。不過(guò)在多層板當(dāng)中，如果您只想連接其中一些線路，那么導(dǎo)孔可能會(huì)浪費(fèi)一些其它層的線路空間。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技術(shù)可以避免這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼈冎淮┩钙渲袔讓印Ｃた资菍讓觾?nèi)部PCB與表面PCB連接，不須穿透整個(gè)板子。埋孔則只連接內(nèi)部的PCB，所以光是從表面是看不出來(lái)的。   
在多層板PCB中，整層都直接連接上地線與電源。所以我們將各層分類為信號(hào)層（Signal），電源層（Power）或是地線層（Ground）。如果PCB上的零件需要不同的電源供應(yīng)，通常這類PCB會(huì)有兩層以上的電源與電線層。  零件封裝技術(shù)  
插入式封裝技術(shù)（Through Hole Technology）   
將零件安置在板子的一面，并將接腳焊在另一面上，這種技術(shù)稱為「插入式（Through Hole Technology，THT）」封裝。這種零件會(huì)需要占用大量的空間，并且要為每只接腳鉆一個(gè)洞。所以它們的接腳其實(shí)占掉兩面的空間，而且焊點(diǎn)也比較大。但另一方面，THT零件和SMT（Surface Mounted Technology，表面黏著式）零件比起來(lái)，與PCB連接的構(gòu)造比較好，關(guān)于這點(diǎn)我們稍后再談。像是排線的插座，和類似的界面都需要能耐壓力，所以通常它們都是THT封裝。   
表面黏貼式封裝技術(shù)（Surface Mounted Technology）   
使用表面黏貼式封裝（Surface Mounted Technology，SMT）的零件，接腳是焊在與零件同一面。這種技術(shù)不用為每個(gè)接腳的焊接，而都在PCB上鉆洞。  
表面黏貼式的零件，甚至還能在兩面都焊上。   
SMT也比THT的零件要小。和使用THT零件的PCB比起來(lái)，使用SMT技術(shù)的PCB板上零件要密集很多。SMT封裝零件也比THT的要便宜。所以現(xiàn)今的PCB上大部分都是SMT，自然不足為奇。

因?yàn)楹更c(diǎn)和零件的接腳非常的小，要用人工焊接實(shí)在非常難。不過(guò)如果考慮到目前的組裝都是全自動(dòng)的話，這個(gè)問(wèn)題只會(huì)出現(xiàn)在修復(fù)零件的時(shí)候吧。  
設(shè)計(jì)流程   
在PCB的設(shè)計(jì)中，其實(shí)在正式布線前，還要經(jīng)過(guò)很漫長(zhǎng)的步驟，以下就是主要設(shè)計(jì)的流程：  
系統(tǒng)規(guī)格   
首先要先規(guī)劃出該電子設(shè)備的各項(xiàng)系統(tǒng)規(guī)格。包含了系統(tǒng)功能，成本限制，大小，運(yùn)作情形等等。   系統(tǒng)功能區(qū)塊圖    接下來(lái)必須要制作出系統(tǒng)的功能方塊圖。方塊間的關(guān)系也必須要標(biāo)示出來(lái)。  
將系統(tǒng)分割幾個(gè)PCB   
將系統(tǒng)分割數(shù)個(gè)PCB的話，不僅在尺寸上可以縮小，也可以讓系統(tǒng)具有升級(jí)與交換零件的能力。系統(tǒng)功能方塊圖就提供了我們分割的依據(jù)。像是計(jì)算機(jī)就可以分成主機(jī)板、顯示卡、聲卡、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和電源等等。   決定使用封裝方法，和各PCB的大小。   
當(dāng)各PCB使用的技術(shù)和電路數(shù)量都決定好了，接下來(lái)就是決定板子的大小了。如果設(shè)計(jì)的過(guò)大，那么封裝技術(shù)就要改變，或是重新作分割的動(dòng)作。在選擇技術(shù)時(shí)，也要將線路圖的品質(zhì)與速度都考量進(jìn)去。  
繪出所有PCB的電路概圖  
概圖中要表示出各零件間的相互連接細(xì)節(jié)。所有系統(tǒng)中的PCB都必須要描出來(lái)，現(xiàn)今大多采用CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，Computer Aided Design）的方式。下面就是使用CircuitMakerTM設(shè)計(jì)的范例。  
PCB的電路概圖  
初步設(shè)計(jì)的仿真運(yùn)作   
為了確保設(shè)計(jì)出來(lái)的電路圖可以正常運(yùn)作，這必須先用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)仿真一次。這類軟件可以讀取設(shè)計(jì)圖，并且用許多方式顯示電路運(yùn)作的情況。這比起實(shí)際做出一塊樣本PCB，然后用手動(dòng)測(cè)量要來(lái)的有效率多了。  
將零件放上PCB

零件放置的方式，是根據(jù)它們之間如何相連來(lái)決定的。它們必須以最有效率的方式與路徑相連接。所謂有效率的布線，就是牽線越短并且通過(guò)層數(shù)越少（這也同時(shí)減少導(dǎo)孔的數(shù)目）越好，不過(guò)在真正布線時(shí)，我們會(huì)再提到這個(gè)問(wèn)題。下面是總線在PCB上布線的樣子。為了讓各零件都能夠擁有完美的配線，放置的位置是很重要的。  
測(cè)試布線可能性，與高速下的正確運(yùn)作   
現(xiàn)今的部份計(jì)算機(jī)軟件，可以檢查各零件擺設(shè)的位置是否可以正確連接，或是檢查在高速運(yùn)作下，這樣是否可以正確運(yùn)作。這項(xiàng)步驟稱為安排零件，不過(guò)我們不會(huì)太深入研究這些。如果電路設(shè)計(jì)有問(wèn)題，在實(shí)地導(dǎo)出線路前，還可以重新安排零件的位置。  
導(dǎo)出PCB上線路   
在概圖中的連接，現(xiàn)在將會(huì)實(shí)地作成布線的樣子。這項(xiàng)步驟通常都是全自動(dòng)的，不過(guò)一般來(lái)說(shuō)還是需要手動(dòng)更改某些部份。下面是2層板的導(dǎo)線模板。紅色和藍(lán)色的線條，分別代表PCB的零件層與焊接層。白色的文字與四方形代表的是網(wǎng)版印刷面的各項(xiàng)標(biāo)示。紅色的點(diǎn)和圓圈代表鉆洞與導(dǎo)孔。最右方我們可以看到PCB上的焊接面有金手指。這個(gè)PCB的最終構(gòu)圖通常稱為工作底片（Artwork）。   
每一次的設(shè)計(jì)，都必須要符合一套規(guī)定，像是線路間的最小保留空隙，最小線路寬度，和其它類似的實(shí)際限制等。這些規(guī)定依照電路的速度，傳送信號(hào)的強(qiáng)弱，電路對(duì)耗電與噪聲的敏感度，以及材質(zhì)品質(zhì)與制造設(shè)備等因素而有不同。如果電流強(qiáng)度上升，那導(dǎo)線的粗細(xì)也必須要增加。為了減少PCB的成本，在減少層數(shù)的同時(shí)，也必須要注意這些規(guī)定是否仍舊符合。如果需要超過(guò)2層的構(gòu)造的話，那么通常會(huì)使用到電源層以及地線層，來(lái)避免信號(hào)層上的傳送信號(hào)受到影響，并且可以當(dāng)作信號(hào)層的防護(hù)罩。  
導(dǎo)線后電路測(cè)試   
為了確定線路在導(dǎo)線后能夠正常運(yùn)作，它必須要通過(guò)最后檢測(cè)。這項(xiàng)檢測(cè)也可以檢查是否有不正確的連接，并且所有聯(lián)機(jī)都照著概圖走。  
建立制作檔案  
 因?yàn)槟壳坝性S多設(shè)計(jì)PCB的CAD工具，制造廠商必須有符合標(biāo)準(zhǔn)的檔案，才能制造板子。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有好幾種，不過(guò)最常用的是Gerber files規(guī)格。一組Gerber files包括各信號(hào)、電源以及地線層的平面圖，阻焊層與網(wǎng)板印刷面的平面圖，以及鉆孔與取放等指定檔案。

山東芯演欣電子科技發(fā)展有限公司    聯(lián)系電話：18865375835