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印刷電路板PCB及零件封裝技術(shù)
印刷電路板(Printed circuit board,PCB)
PCB(Printed Circuie Board)印制線路板的簡(jiǎn)稱(chēng),通常把在絕緣材上,按預(yù)定設(shè)計(jì),制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的導(dǎo)電圖形稱(chēng)為印制電路。而在絕緣基材上提供元器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形,稱(chēng)為印制線路。這樣就把印制電路或印制線路的成品板稱(chēng)為印制線路板,亦稱(chēng)為印制板或印制電路板。
標(biāo)準(zhǔn)的PCB上頭沒(méi)有零件,也常被稱(chēng)為“印刷線路板Printed Wiring Board(PWB)”.
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(chēng)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 I ertion 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(chēng)「金手指」的邊接頭(edge co ector)。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(lèi)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(chēng)作圖標(biāo)面(legend)。
單面板(Single-Sided Boards)
我們剛剛提到過(guò),在基本的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(chēng)這種PCB叫作單面板(Single-sided)。因?yàn)閱蚊姘逶?a href=http://vgjk.cn/pcb/ target=_blank class=infotextkey>設(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(lèi)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(mǎn)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(chēng)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(lèi)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(huà),這個(gè)問(wèn)題只會(huì)出現(xiàn)在修復(fù)零件的時(shí)候吧。
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