什麼是印刷電路板
印刷電路板(PCB : Printed Circuit Board)幾乎是任何電子產品的基礎,出現在幾乎每一種電子設備中,一般說來,如果在某樣設備中有電子元器件,那麼它們也都是被安裝在大小各異的PCB上。除了固定各種元器件外,PCB的主要作用是提供各項元器件之間的連接電路。隨著電子設備越來越復雜,需要的元器件越來越多,PCB上頭的線路與元器件也越來越密集了。
電路板本身是由絕緣隔熱、並無法彎曲的材質制作而成,在表面可以看到的細小線路材料是銅箔。在被加工之前,銅箔是覆蓋在整個電路板上的,而在制造過程中部份被蝕刻處理掉,留下來的部份就變成網狀的細小線路了。?D?D因這個加工生產過程,多是通過印刷方式形成供蝕刻的輪廓,故爾才得到印刷電路板的命名。
PCB上元器件的安裝
為了將元器件固定在PCB上面,需要它們的接腳直接焊在布線上。在最基本的PCB(單面板)上,元器件都集中在其中一面,導線則都集中在另一面。這麼一來就需要在板子上打洞,以便接腳才能穿過板子到另一面,所以元器件的接腳是焊在另一面上的。因為如此,PCB的正反面分別被稱為元器件面(Component Side)與焊接面(Solder Side)。
對於部分可能需要頻繁拔插的元器件,比如說主板上的CPU,需要給用戶可以自行調整、升級的選擇,就不能直接將CPU焊在主板上了,這時候便需要用到插座(Socket):雖然插座是直接焊在電路板上,但元器件可以隨意地拆裝。如Socket插座,即可以讓元器件(這裡(電腦自動關機)指的是CPU)輕松插進插座,也可以拆下來。插座旁的固定桿,可以在您插進元器件後將其固定。而對於Intel的CPU而言,包括Prescott和最新的Core 2 Duo CPU,則需要Socket T插座以供安裝。
PCB的連接
如果要將兩(電腦沒聲音)塊PCB相互連結,即在物理上將兩(電腦沒聲音)塊PCB在電路上連接起來,則一般需用到俗稱“金手指”的邊接頭(edge connector)。金手指上包含了許多裸露的銅墊,?D?D這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份。?D?D將其中一片PCB上的金手指插進另一片 PCB上合適的插槽上(一般叫做擴充槽Slot)。在計算機中,像是顯示卡,聲卡或是其它類似的界面卡,都是借著金手指來與主機板連接的。
PCB的顏色
一般,PCB的以綠色或棕色居多,?D?D當然也有部分產品采用更絢麗漂亮顏色的,不過,多是出於外觀而非產品性能或生產要求方面的考慮?D?D這是防焊漆(solder mask)的顏色。對PCB來說,防焊層是相當重要的,它是絕緣的防護層,可以保護銅線,也可以防止元器件被焊到不正確的地方。在防焊層上另外會印刷上一層網版印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的),以標示出各元器件在板子上的位置。網版印刷面也被稱作圖標面(legend)。
PCB的分類
對印刷電路板而言,對其的分類有多種方法,其中根據層數分類最為常見。
單面板(Single-Sided Boards)
我們前面說到過,在最基本的PCB上,元器件集中在其中一面,導線則集中在另一面上。因為導線只出現在其中一面,所以我們就稱這種PCB叫作單面板(Single-sided)。相對而言,單面板在設計方面存在很多限制(因為只有一面,布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑),在處理復雜電路時往往力不從心,現在已經很少使用了,除非電路確實十分簡單。
雙面板(Double-Sided Boards)
這種電路板的兩(電腦沒聲音)面都有布線。不過要用上兩(電腦沒聲音)面的導線,必須要在兩(電腦沒聲音)面間有適當的電路連接才行。這種電路間的「橋梁」叫做導孔(via)。導孔是在PCB上,充滿或塗上金屬的小洞,它可以與兩(電腦沒聲音)面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍,而且因為布線可以互相交錯(可以繞到另一面),它更適合用在比單面板更復雜的電路上。
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。多層板使用數片雙面板,並在每層板間放進一層絕緣層後黏牢(壓合)。板子的層數就代表了有幾層獨立的布線層,通常層數都是偶數,並且包含最外側的兩(電腦沒聲音)層。大部分的主機板都是4到8層的結構,不過技術上可以做到近100層的PCB板。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板,不過因為這類計算機已經可以用許多普通計算機的群組代替,超多層板已經漸漸不被使用了。對多層板而言,因為PCB中的各層都緊密的結合,一般不太容易看出實際數目。
雙層板中,導孔(via)比較容易處理,只需打穿整個板子即可。但對多層板而言,則復雜了許多,比如說如果只想連接其中一些線路,那麼使用導孔可能會浪費一些其它層的線路空間,因此,埋孔(Buried vias)和盲孔(Blind vias)技術便應運而生了,因為它們只穿透其中幾層,其中盲孔是將幾層內部PCB與表面PCB連接,不須穿透整個板子,而埋孔則只連接內部的PCB,所以光是從表面是看不出來的。
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訊號層(Signal),電源層(Power)或是地線層(Ground)。如果PCB上的元器件需要不同的電源供應,通常這類PCB會有兩(電腦沒聲音)層以上的電源與電線層。
PCB上的元器件安裝技術
插入安裝技術(THT : Through Hole Technology)
將元器件安置在板子的一面,並將接腳焊在另一面上,這種技術稱為“插入式(Through Hole Technology,THT)”安裝。大致說來,這種安裝方式,元器件需要占用大量的空間,並且要為每只接腳鑽一個洞,它們的接腳也要占掉兩(電腦沒聲音)面的空間,而且焊點也比較大。但另一方面,THT元器件和SMT(Surface Mounted Technology,表面安裝技術)元器件比起來,與PCB連接的構造比較好,像是排線的插座,需要能耐壓力,所以通常它們都是THT封裝。