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1、印刷电路路板(PPCB)基础知知识对PC中中的主板板、显示示卡来说说，最基基本的部部分莫过过于印刷刷电路板板(PCCB : Prrintted Cirrcuiit BBoarrd)了了，它是是各种板板卡工作作的基础础。对具具体产品品而言，印印刷电路路板的设设计与制制造水平平，也在在很大程程度上决决定着产产品的各各项指标标和最终终性能。什么是印印刷电路路板(PPCB : PPrinntedd Ciircuuit Boaard)印刷电路路板(PPCB : PPrinntedd Ciircuuit Boaard)几乎是是任何电电子产品品的基础础，出现现在几乎乎每一种种电子设设备中，一一般说来来，如果
2、果在某样样设备中中有电子子元器件件，那么么它们也也都是被被安装在在大小各各异的PPCB上上。除了了固定各各种元器器件外，PPCB的的主要作作用是提提供各项项元器件件之间的的连接电电路。随随着电子子设备越越来越复复杂，需需要的元元器件越越来越多多，PCCB上头头的线路路与元器器件也越越来越密密集了。电路路板本身身是由绝绝缘隔热热、并无无法弯曲曲的材质质制作而而成，在在表面可可以看到到的细小小线路材材料是铜铜箔。在在被加工工之前，铜铜箔是覆覆盖在整整个电路路板上的的，而在在制造过过程中部部份被蚀蚀刻处理理掉，留留下来的的部份就就变成网网状的细细小线路路了。因这这个加工工生产过过程，多多是通过过印刷
3、方方式形成成供蚀刻刻的轮廓廓，故尔尔才得到到印刷电电路板的的命名。国国。这些线线路被称称作导线线(coonduuctoor ppattternn)或称称布线，并并用来提提供PCCB上元元器件的的电路连连接。PCB中中的导线线(Coonduuctoor PPattternn)PCB上上元器件件的安装装为了了将元器器件固定定在PCCB上面面，需要要它们的的接脚直直接焊在在布线上上。在最最基本的的PCBB(单面面板)上上，元器器件都集集中在其其中一面面，导线线则都集集中在另另一面。这这么一来来就需要要在板子子上打洞洞，以便便接脚才才能穿过过板子到到另一面面，所以以元器件件的接脚脚是焊在在另一面面上的
4、。因因为如此此，PCCB的正正反面分分别被称称为元器器件面 (Coompoonennt SSidee)与焊焊接面(Sollderr Siide)。对于于部分可可能需要要频繁拔拔插的元元器件，比比如说主主板上的的CPUU，需要要给用户户可以自自行调整整、升级级的选择择，就不不能直接接将CPPU焊在在主板上上了，这这时候便便需要用用到插座座(Soockeet)：虽然插插座是直直接焊在在电路板板上，但但元器件件可以随随意地拆拆装。如如下方的的Socckett插座，即即可以让让元器件件(这里里指的是是CPUU)轻松松插进插插座，也也可以拆拆下来。插插座旁的的固定杆杆，可以以在您插插进元器器件后将将其固
5、定定。而对对于Inntell的CPPU而言言，包括括Preescoott和和最新的的Corre 22 Duuo CCPU，则则需要如如下图右右方的SSockket T插座座以供安安装。主板上的的CPUU插座(左为SSockket，右右为Soockeet TT)PCB的的连接如果果要将两两块PCCB相互互连结，即即在物理理上将两两块PCCB在电电路上连连接起来来，则一一般需用用到俗称称“金手手指”的的边接头头(eddge connnecctorr)。金金手指上上包含了了许多裸裸露的铜铜垫，这些些铜垫事事实上也也是PCCB布线线的一部部份。将其其中一片片PCBB上的金金手指插插进另一一片 PPCB
6、上上合适的的插槽上上(一般般叫做扩扩充槽SSlott)。在在计算机机中，像像是显示示卡，声声卡或是是其它类类似的界界面卡，都都是借着着金手指指来与主主机板连连接的。边接头(俗称金金手指)PCB的的颜色一般般，PCCB的以以绿色或或棕色居居多，当然然也有部部分产品品采用更更绚丽漂漂亮颜色色的，不不过，多多是出于于外观而而非产品品性能或或生产要要求方面面的考虑虑这这是防焊焊漆(ssoldder massk)的的颜色。对对PCBB来说，防防焊层是是相当重重要的，它它是绝缘缘的防护护层，可可以保护护铜线，也也可以防防止元器器件被焊焊到不正正确的地地方。在在防焊层层上另外外会印刷刷上一层层网版印印刷面(
7、sillk sscreeen)。通常常在这上上面会印印上文字字与符号号(大多多是白色色的)，以以标示出出各元器器件在板板子上的的位置。网网版印刷刷面也被被称作图图标面(leggendd)。左为有白白色图标标面的绿绿色PCCB，右右为没有有图标面面的棕色色PCBBPCB的的分类对印印刷电路路板而言言，对其其的分类类有多种种方法，其其中根据据层数分分类最为为常见。单面板(Sinnglee-Siidedd Booardds)我们们前面说说到过，在在最基本本的PCCB上，元元器件集集中在其其中一面面，导线线则集中中在另一一面上。因因为导线线只出现现在其中中一面，所所以我们们就称这这种PCCB叫作作单面
8、板板(Siinglle-ssideed)。相相对而言言，单面面板在设设计方面面存在很很多限制制(因为为只有一一面，布布线间不不能交叉叉而必须须绕独自自的路径径)，在在处理复复杂电路路时往往往力不从从心，现现在已经经很少使使用了，除除非电路路确实十十分简单单。 左为单单面PCCB表面面，右为为单面PPCB底底面双面板(Douublee-Siidedd Booardds)这种种电路板板的两面面都有布布线。不不过要用用上两面面的导线线，必须须要在两两面间有有适当的的电路连连接才行行。这种种电路间间的桥桥梁叫叫做导孔孔(viia)。导导孔是在在 PCCB上，充充满或涂涂上金属属的小洞洞，它可可以与两两
9、面的导导线相连连接。因因为双面面板的面面积比单单面板大大了一倍倍，而且且因为布布线可以以互相交交错(可可以绕到到另一面面)，它它更适合合用在比比单面板板更复杂杂的电路路上。以互相交交錯（可可以繞到到另一面面），它它更適合合用在比比單面板板更複雜雜的電路路上。左为双面面PCBB表面，右右为双面面PCBB底面多多层板(Mullti-Layyer Boaardss)为了了增加可可以布线线的面积积，多层层板用上上了更多多单或双双面的布布线板。多多层板使使用数片片双面板板，并在在每层板板间放进进一层绝绝缘层后后黏牢(压合)。板子子的层数数就代表表了有几几层独立立的布线线层，通通常层数数都是偶偶数，并并且
10、包含含最外侧侧的两层层。大部部分的主主机板都都是4到到8层的的结构，不不过技术术上可以以做到近近1000层的PPCB板板。大型型的超级级计算机机大多使使用相当当多层的的主机板板，不过过因为这这类计算算机已经经可以用用许多普普通计算算机的群群组代替替，超多多层板已已经渐渐渐不被使使用了。对对多层板板而言，因因为PCCB 中中的各层层都紧密密的结合合，一般般不太容容易看出出实际数数目。双层层板中，导导孔(vvia)比较容容易处理理，只需需打穿整整个板子子即可。但但对多层层板而言言，则复复杂了许许多，比比如说如如果只想想连接其其中一些些线路，那那么使用用导孔可可能会浪浪费一些些其它层层的线路路空间，
11、因因此，埋埋孔(BBuriied viaas)和和盲孔(Bliind viaas)技技术便应应运而生生了，因因为它们们只穿透透其中几几层，其其中盲孔孔是将几几层内部部PCBB与表面面PCBB连接，不不须穿透透整个板板子，而而埋孔则则只连接接内部的的PCBB，所以以光是从从表面是是看不出出来的。在多多层板PPCB中中，整层层都直接接连接上上地线与与电源。所所以我们们将各层层分类为为讯号层层(Siignaal)，电电源层(Powwer)或是地地线层(Grooundd)。如如果PCCB上的的元器件件需要不不同的电电源供应应，通常常这类PPCB会会有两层层以上的的电源与与电线层层。PCB上上的元器器件
12、安装装技术插入安装装技术(THTT : Thrrouggh HHolee Teechnnoloogy)将元元器件安安置在板板子的一一面，并并将接脚脚焊在另另一面上上，这种种技术称称为“插插入式(Thrrouggh HHolee Teechnnoloogy，TTHT)”安装装。大致致说来，这这种安装装方式，元元器件需需要占用用大量的的空间，并并且要为为每只接接脚钻一一个洞，它它们的接接脚也要要占掉两两面的空空间，而而且焊点点也比较较大。但但另一方方面，TTHT元元器件和和SMTT(Suurfaace Mouunteed TTechhnollogyy，表面面安装技技术)元元器件比比起来，与与PCB
13、B连接的的构造比比较好，像像是排线线的插座座，需要要能耐压压力，所所以通常常它们都都是THHT封装装。 HT元器器件(焊焊接在底底部)表面安装装技术(SMTT : Surrfacce MMounntedd Teechnnoloogy)使用用表面安安装技术术(SMMT : Suurfaace Mouunteed TTechhnollogyy)的元元器件，接接脚是焊焊在与元元器件同同一面。这这种安装装技术避避免了象象THTT那样需需要用为为每个接接脚的焊焊接都要要PCBB上钻洞洞的麻烦烦。而另另一方面面，表面面安装的的元器件件，还可可以在PPCB的的两面上上同时安安装，这这也大大大提高了了PCBB
14、面积的的利用率率。表面安装装的元器器件焊在在PCBB上的同同一面。另一方面面，SMMT也比比THTT的元器器件要小小，和使使用THHT元器器件的PPCB比比起来，使使用SMMT技术术的PCCB板上上元器件件要密集集很多。相相比较而而言，SSMT封封装元器器件也比比THTT的要便便宜，因因此如今今的PCCB上大大部分都都是SMMT。因为为目前PPCB的的生产过过程中均均采用全全自动技技术，尽尽管SMMT元器器件的安安装焊点点和元器器件的接接脚非常常小，倒倒不会增增加生产产中的难难度，不不过，当当出现故故障维修修时如果果需要更更换元器器件，则则对焊接接技术提提出了更更高的要要求。PCB的的设计流流
15、程在PPCB的的设计中中，其实实在正式式布线前前，还要要经过很很漫长的的步骤，以以下就是是主要设设计的流流程：系统规划划首先先要先规规划出该该电子设设备的各各项系统统规格。包包含了系系统功能能，成本本限制，大大小，运运作情形形等等。制作系统统功能区区块图接下下来必须须要制作作出系统统的功能能区块图图。区块块间的关关系也必必须要标标示出来来。按功能不不同分割割PCBB将系系统分割割数个PPCB的的话，不不仅在尺尺寸上可可以缩小小，也可可以让系系统具有有升级与与交换元元器件的的能力。系系统功能能区块图图就提供供了我们们分割的的依据。比比如说对对PC而而言，就就可以分分成主板板、显示示卡、声声卡、软
16、软盘和电电源供应应器等等等。设定板型型、尺寸寸与安装装方式当各各PCBB使用的的技术和和电路数数量都决决定好了了，接下下来就是是决定板板子的大大小了。如如果设计计的过大大，那么么封装技技术就要要改变，或或是重新新作分割割的动作作。在选选择技术术时，也也要将线线路图的的质量与与速度都都考虑进进去。绘出PCCB的电电路原理理图概图图中要表表示出各各元器件件间的相相互连接接细节。所所有系统统中的PPCB都都必须要要描出来来，现今今大多采采用CAAD(计计算机辅辅助设计计，Coompuuterr Aiidedd Deesiggn)的的方式。下下面就是是使用CCirccuittMakkerTTM设计计的
17、范例例。 PCB的的电路概概图电路模拟拟为了了确保设设计出来来的电路路图可以以正常运运行，必必须先用用计算机机软件来来仿真模模拟。这这类软件件有很多多，大都都可以读读取概图图，并且且用许多多方式显显示电路路运作的的情况。这这比起实实际做出出一块样样本PCCB，然然后用手手动测量量要来的的有效率率多了。将元器件件放上PPCB元器器件放置置的方式式，是根根据它们们之间如如何相连连来决定定的。它它们必须须以最有有效率的的方式与与路径相相连接。所所谓有效效率的布布线，就就是牵线线越短并并且通过过层数越越少 (这也同同时减少少导孔的的数目)越好，不不过在真真正布线线时，我我们会再再提到这这个问题题。下面
18、面是总线线在PCCB上布布线的样样子。为为了让各各元器件件都能够够拥有完完美的配配线，放放置的位位置是很很重要 的。导线构成成的PCCB总线线PCB的的设计流流程测试布线线如今今，很多多软件可可以检查查各元器器件摆设设的位置置是否可可以正确确连接，或或是检查查是否正正确运行行。这项项步骤称称为安排排元器件件。如果果电路设设计有问问题，在在实地导导出线路路前，还还可以重重新安排排元器件件的位置置。导出PCCB线路路在原原理概图图的连接接，现在在将会实实地作成成布线的的样子。这这项步骤骤通常都都是全自自动的，不不过一般般来说还还是需要要手动更更改某些些部份。下下面是22层板的的导线模模板。红红色和
19、蓝蓝色的线线条，分分别代表表PCBB的元器器件层与与焊接层层。白色色的文字字与四方方形代表表的是网网版印刷刷面的各各项标示示。红色色的点和和圆圈代代表钻洞洞与导孔孔。最右右方我们们可以看看到PCCB上的的焊 接接面有金金手指。这这个PCCB的最最终构图图通常称称为工作作底片(Arttworrk)。 使用CAAD软件件作PCCB导线线设计每一次的的设计，都都必须要要符合一一套规定定，像是是线路间间的最小小保留空空隙，最最小线路路宽度，和和其它类类似的实实际限制制等。这这些规定定依照电电路的速速度，传传送讯号号的强弱弱，电路路对耗电电与噪声声的敏感感度，以以及材质质质量与与制造设设备等因因素而有有
20、不同。如如果电流流强度上上升，那那导线的的粗细也也必须要要增加。为为了减少少PCBB的成本本，在减减少层数数的同时时，也必必须要注注意这些些规定是是否仍旧旧符合。如如果需要要超过22层的构构造的话话，那么么通常会会使用到到电源层层以及地地线层，来来避免讯讯号层上上的传送送讯号受受到影响响，并且且可以当当作讯号号层的防防护罩。电路测试试为了了确定线线路能够够正常运运行，还还必须要要通过最最后检测测。这项项检测也也可以检检查是否否有不正正确的连连接，并并且所有有联机都都照着原原理概图图走。电磁兼容容性问题题没有有照EMMC(电电磁兼容容)规范范设计的的电子设设备，运运行过程程中产生生的电磁磁辐射可
21、可能便会会影响自自身的正正常工作作，并且且干扰附附近的电电器。EEMC对对电磁干干扰 (EMII)，电电磁场(EMFF)和射射频干扰扰 (RRFI)等都规规定了最最大的限限制。这这项规定定可以确确保该电电器与附附近其它它电器的的正常运运作。EEMC对对一项设设备，散散射或传传导到另另一设备备的能量量有严格格的限制制，并且且要求设设计时要要减少对对外来EEMF、EEMI、RRFI等等的磁化化率。换言言之，EEMC规规定的目目的就是是要将电电磁辐射射控制在在一定范范围内。不不过，从从理论上上讲，这这其实是是一项很很难解决决的问题题，现实实应用中中大多会会通过使使用电源源和地线线层，或或是将PPCB
22、放放进金属属盒子当当中以解解决这些些问题。电电源和地地线层可可以防止止讯号层层受干扰扰，金属属盒的效效用也差差不多，能能够起到到一定的的屏蔽作作用。电路路的最大大速度得得看如何何照EMMC规定定做了。内内部的EEMI，像像是导体体间的电电流耗损损，会随随着频率率上升而而增强。如如果两者者之间的的的电流流差距过过大，那那么一定定要拉长长两者间间的距离离。这也也告诉我我们如何何避免高高压，以以及让电电路的电电流消耗耗降到最最低。布布线的延延迟率也也很重要要，所以以长度自自然越短短越好。所所以布线线良好的的小 PPCB，会会比大PPCB更更适合在在高速下下运作。PCB的的制造流流程PCCB的制制造过
23、程程由玻璃璃环氧树树脂(GGlasss EEpoxxy)或或类似材材质制成成的基基板开开始。影像(成成形导导线制作作)制作作的第一一步是建建立出元元器件间间联机的的布线。目目前多采采用负片片转印(Subbtraactiive traansffer)方式将将工作底底片表现现在金属属导体上上。这项项技巧是是将整个个表面铺铺上一层层薄薄的的铜箔，并并且把多多余的部部份给移移除。追追加式转转印(AAddiitivve PPattternn trranssferr)是另另一种比比较少人人使用的的方式，这这是只在在需要的的地方加加上铜线线的方法法，不过过我们在在这里就就不多谈谈了。如果果制作的的是双面面板
24、，那那么PCCB的基基板两面面都会铺铺上铜箔箔，如果果制作的的是多层层板，接接下来的的步骤则则会将这这些板子子黏在一一起。正光光阻剂(possitiive phootorresiist)是由感感光剂制制成的，它它在照明明下会溶溶解(负负光阻剂剂则是如如果没有有经过照照明就会会分解)。有很很多方式式可以处处理铜表表面的光光阻剂，不不过最普普遍的方方式，是是将它加加热，并并在含有有光阻剂剂的表面面上滚动动(称作作干膜光光阻剂)。它也也可以用用液态的的方式喷喷在上头头，不过过干膜式式提供比比较高的的分辨率率，也可可以制作作出比较较细的导导线。遮光光罩只是是一个制制造中PPCB层层的模板板。在PPCB
25、板板上的光光阻剂经经过UVV光曝光光之前，覆覆盖在上上面的遮遮光罩可可以防止止部份区区域的光光阻剂不不被曝光光(假设设用的是是正光阻阻剂)。这这些被光光阻剂盖盖住的地地方，将将会变成成布线。在光光阻剂显显影之后后，要蚀蚀刻的其其它的裸裸铜部份份。蚀刻刻过程可可以将板板子浸到到蚀刻溶溶剂中，或或是将溶溶剂喷在在板子上上。一般般用作蚀蚀刻溶剂剂的有，氯氯化铁 (Feerriic CChlooridde)，碱碱性氨(Alkkaliine Ammmoniia)，硫硫酸加过过氧化氢氢(Suulfuuricc Accid + HHydrrogeen PPerooxidde)，和和氯化铜铜(Cuupriic
26、 CChlooridde)等等。蚀刻刻结束后后将剩下下的光阻阻剂去除除掉。这这称作脱脱膜(SStriippiing)程序。您可可以由下下面的图图片看出出铜线是是如何布布线的。 PCB的的布线步步骤PCB的的制造流流程钻孔与电电镀如果果制作的的是多层层PCBB板，并并且里头头包含埋埋孔或是是盲孔的的话，每每一层板板子在黏黏合前必必须要先先钻孔与与电镀。如如果不经经过这个个步骤，那那么就没没办法互互相连接接了。在根根据钻孔孔需求由由机器设设备钻孔孔之后，孔孔璧里头头必须经经过电镀镀(镀通通孔技术术，Pllateed-TThrooughh-Hoole tecchnoologgy，PPTH)。在孔孔璧
27、内部部作金属属处理后后，可以以让内部部的各层层线路能能够彼此此连接。在在开始电电镀之前前，必须须先清掉掉孔内的的杂物。这这是因为为树脂环环氧物在在加热后后会产生生一些化化学变化化，而它它会覆盖盖住内部部PCBB层，所所以要先先清掉。清清除与电电镀动作作都会在在化学制制程中完完成。多层PCCB压合合各单单片层必必须要压压合才能能制造出出多层板板。压合合动作包包括在各各层间加加入绝缘缘层，以以及将彼彼此黏牢牢等。如如果有透透过好几几层的导导孔，那那么每层层都必须须要重复复处理。多多层板的的外侧两两面上的的布线，则则通常在在多层板板压合后后才处理理。处理防焊焊层、网网版印刷刷面和金金手指部部份电镀镀
28、接下下来将防防焊漆覆覆盖在最最外层的的布在线线，这样样一来布布线就不不会接触触到电镀镀部份外外了。网网版印刷刷面则印印在其上上，以标标示各元元器件的的位置，它它不能够够覆盖在在任何布布线或是是金手 指上，不不然可能能会减低低可焊性性或是电电流连接接的稳定定性。金金手指部部份通常常会镀上上金，这这样在插插入扩充充槽时，才才能确保保高质量量的电流流连接。测试测试试PCBB是否有有短路或或是断路路的状况况，可以以使用光光学或电电子方式式测试。光光学方式式采用扫扫描以找找出各层层的缺陷陷，电子子测试则则通常用用飞针探探测仪 (Fllyinng-PProbbe)来来检查所所有连接接。电子子测试在在寻找短
29、短路或断断路比较较准确，不不过光学学测试可可以更容容易侦测测到导体体间不正正确空隙隙的问题题。元器件安安装与焊焊接最后后一项步步骤就是是安装与与焊接各各元器件件了。无无论是TTHT与与SMTT元器件件都利用用机器设设备来安安装放置置在PCCB上。THHT 元元器件通通常都用用叫做波波峰焊接接(Waave Sollderringg)的方方式来焊焊接。这这可以让让所有元元器件一一次焊接接上PCCB。首首先将接接脚切割割到靠近近板子，并并且稍微微弯曲以以让元器器件能够够固定。接接着将PPCB移移到助溶溶 剂的的水波上上，让底底部接触触到助溶溶剂，这这样可以以将底部部金属上上的氧化化物给除除去。在在加热PPCB后后，这次次则移到到融化的的焊料上上，在和和底部接接触后焊焊接就完完成了。自动动焊接SSMT元元器件的的方式则则称为再再流回焊焊接(OOverr Reefloow SSoldderiing)。里头头含有助助溶剂与与焊料的的糊状焊焊接物，在在元器件件安装在在PCBB上后先先处理一一次，经经过PCCB加热热后再处处理一次次。待PPCB冷冷却之后后焊接就就完成了了，接下下来就是是准备进进行PCCB的最最终测试试了