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PCB
用于電子元器件電氣連接的載體
PCB（ Printed Circuit Board），中文名稱為印制電路板，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的載體。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板。
基本信息
| 中文名 | 印制電路板 |
| 外文名 | Printed circuit board |
| 用途 | 電子元器件 電氣連接的載體 |
基本介紹
PCB(printed circuit board)即印制線路板，簡稱印制板，是電子工業(yè)的重要部件之一。幾乎每種電子設備，小到電子手表、計算器，大到計算機、通信電子設備、軍用武器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元件，為了使各個元件之間的電氣互連，都要使用印制板。印制線路板由絕緣底板、連接導線和裝配焊接電子元件的焊盤組成，具有導電線路和絕緣底板的雙重作用。它可以代替復雜的布線，實現(xiàn)電路中各元件之間的電氣連接，不僅簡化了電子產(chǎn)品的裝配、焊接工作，減少傳統(tǒng)方式下的接線工作量，大大減輕工人的勞動強度；而且縮小了整機體積，降低產(chǎn)品成本，提高電子設備的質(zhì)量和可靠性。印制線路板具有良好的產(chǎn)品一致性，它可以采用標準化設計，有利于在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)機械化和自動化。同時，整塊經(jīng)過裝配調(diào)試的印制線路板可以作為一個獨立的備件，便于整機產(chǎn)品的互換與維修。印制線路板已經(jīng)極其廣泛地應用在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中。
印制線路板最早使用的是紙基覆銅印制板。自半導體晶體管于20世紀50年代出現(xiàn)以來，對印制板的需求量急劇上升。特別是集成電路的迅速發(fā)展及廣泛應用，使電子設備的體積越來越小，電路布線密度和難度越來越大，這就要求印制板要不斷更新。目前印制板的品種已從單面板發(fā)展到雙面板、多層板和撓性板；結構和質(zhì)量也已發(fā)展到超高密度、微型化和高可靠性程度；新的設計方法、設計用品和制板材料、制板工藝不斷涌現(xiàn)。近年來，各種計算機輔助設計(CAD)印制線路板的應用軟件已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)普及與推廣，在專門化的印制板生產(chǎn)廠家中，機械化、自動化生產(chǎn)已經(jīng)完全取代了手工操作。
起源
定義
作用
電子設備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，從而避免了人工接線的差錯，并可實現(xiàn)電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子設備的質(zhì)量，提高了勞動生產(chǎn)率、降低了成本，并便于維修。
發(fā)展
印制板從單層發(fā)展到雙面、多層和撓性，并且仍舊保持著各自的發(fā)展趨勢。由于不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展，不斷縮小體積、減少成本、提高性能，使得印制板在未來電子設備的發(fā)展工程中，仍然保持著強大的生命力。
行業(yè)趨勢
改革開放以來，中國由于在勞動力資源、市場、投資等方面的優(yōu)惠政策，吸引了歐美制造業(yè)的大規(guī)模轉移，大量的電子產(chǎn)品及制造商將工廠設立在中國，并由此帶動了包括PCB在內(nèi)的相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)中國CPCA統(tǒng)計，2006年我國PCB實際產(chǎn)量達到1.30億平方米，產(chǎn)值達到121億美元，占全球PCB總產(chǎn)值的24.90%，超過日本成為世界第一。2000年至2006年中國PCB市場年均增長率達20%，遠超過全球平均水平。2008年全球金融危機給PCB產(chǎn)業(yè)造成了巨大沖擊，但沒有給中國PCB產(chǎn)業(yè)造成災難性打擊，在國家經(jīng)濟政策刺激下2010年中國的PCB產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了全面復蘇，2010年中國PCB產(chǎn)值高達199.71億美元。Prismark預測2010-2015年間中國將保持8.10%的復合年均增長率，高于全球5.40%的平均增長率。
特點
PCB之所以能受到越來越廣泛的應用，是因為它有很多獨特的優(yōu)點，大致如下：
可高密度化
多年來，印制板的高密度一直能夠隨著集成電路集成度的提高和安裝技術的進步而相應發(fā)展。
高可靠性
通過一系列檢查、測試和老化試驗等技術手段，可以保證PCB長期(使用期一般為20年)而可靠地工作。
可設計性
對PCB的各種性能(電氣、物理、化學、機械等)的要求，可以通過設計標準化、規(guī)范化等來實現(xiàn)。這樣設計時間短、效率高。
可生產(chǎn)性
PCB采用現(xiàn)代化管理，可實現(xiàn)標準化、規(guī)模(量)化、自動化生產(chǎn)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
可測試性
建立了比較完整的測試方法、測試標準，可以通過各種測試設備與儀器等來檢測并鑒定PCB產(chǎn)品的合格性和使用壽命。
可組裝性
PCB產(chǎn)品既便于各種元件進行標準化組裝，又可以進行自動化、規(guī)模化的批量生產(chǎn)。另外，將PCB與其他各種元件進行整體組裝，還可形成更大的部件、系統(tǒng)，直至整機。
可維護性
由于PCB產(chǎn)品與各種元件整體組裝的部件是以標準化設計與規(guī)模化生產(chǎn)的，因而，這些部件也是標準化的。所以，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可以快速、方便、靈活地進行更換，迅速恢復系統(tǒng)的工作。
PCB還有其他的一些優(yōu)點，如使系統(tǒng)小型化、輕量化，信號傳輸高速化等。
按層數(shù)分類
根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復雜的多層板可達幾十層。PCB板有以下三種主要的劃分類型：
單面板
單面板（Single-Sided Boards）在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導線則集中在另一面上（有貼片元件時和導線為同一面，插件器件再另一面）。因為導線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB叫作單面板（Single-sided）。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。
雙面板
雙面板（Double-Sided Boards）這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導線，必須要在兩面間有適當?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導孔（via）。導孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，雙面板解決了單面板中因為布線交錯的難點（可以通過孔導通到另一面），它更適合用在比單面板更復雜的電路上。
多層板
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。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)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。板子的層數(shù)并不代表有幾層獨立的布線層，在特殊情況下會加入空層來控制板厚，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結構，不過技術上理論可以做到近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(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結合，一般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果仔細觀察主機板，還是可以看出來。
按軟硬分類
分為剛性電路板和柔性電路板、軟硬結合板。一般把下面第一幅圖所示的PCB稱為剛性(Rigid)PCB﹐第二幅圖圖中的黃色連接線稱為柔性(或擾性Flexible)PCB。剛性PCB與柔性PCB的直觀上區(qū)別是柔性PCB是可以彎曲的。剛性PCB的常見厚度有0.2mm，0.4mm，0.6mm，0.8mm，1.0mm，1.2mm，1.6mm，2.0mm等。柔性PCB的常見厚度為0.2mm﹐要焊零件的地方會在其背后加上加厚層﹐加厚層的厚度0.2mm﹐0.4mm不等。了解這些的目的是為了結構工師設計時提供給他們一個空間參考。剛性PCB的材料常見的包括﹕酚醛紙質(zhì)層壓板﹐環(huán)氧紙質(zhì)層壓板﹐聚酯玻璃氈層壓板﹐環(huán)氧玻璃布層壓板﹔柔性PCB的材料常見的包括﹕聚酯薄膜﹐聚酰亞胺薄膜﹐氟化乙丙烯薄膜。
PCB設計原則
要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導線的布設是很重要的。為了設計質(zhì)量好、造價低的PCB．應遵循以下一般原則：
布局
首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。
在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：
①盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。
④對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關等可調(diào)元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應。
根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：
①按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。
②以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地拉剜在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。
③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。
④位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2 mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3：2或4：3。電路板面尺寸大于200 mm?150 mm時，應考慮電路板所受的機械強度。
布線
其原則如下：
①輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。
②印制板導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。
當銅箔厚度為0.05 mm、寬度為1～15 mm時，通過2 A的電流，溫度不會高于3℃，因此導線寬度為1.5 mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02～0.3 mm導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。
導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8 um。
③印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。
焊盤
焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于d+1.2 mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取d+1.0 mm。
PCB制板軟件
產(chǎn)業(yè)鏈
功能
PCB在電子設備中具有如下功能。
(1)提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支承，實現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣，提供所要求的電氣特性。
(2)為自動焊接提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。
(3)電子設備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，避免了人工接線的差錯，并可實現(xiàn)電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了勞動生產(chǎn)率、降低了成本，并便于維修。
(4)在高速或高頻電路中為電路提供所需的電氣特性、特性阻抗和電磁兼容特性。
(5)內(nèi)部嵌入無源元器件的印制板，提供了一定的電氣功能，簡化了電子安裝程序，提高了產(chǎn)品的可靠性。
價格
根據(jù)PCB電路板的設計不同，價格會因為PCB的材料,PCB的層數(shù),PCB的尺寸，每次生產(chǎn)的數(shù)量，生產(chǎn)的工藝，最小的線寬線距，最小的孔徑以及孔的數(shù)量，特殊工藝等要求來決定。現(xiàn)行業(yè)內(nèi)主要有以下幾種方式來計算價格:
1.按尺寸計算價格(對于樣品小批量適用)
生產(chǎn)商會根據(jù)不同的PCB層數(shù)，不同的工藝給出每平方厘米的單價，客戶只需要把PCB的尺寸換成厘米然后乘以每平方厘米單價就能得出所要生產(chǎn)的PCB的單價。這種計算方式對于普通工藝的PCB來說是很適用的，既方便生產(chǎn)商也方便采購商。以下是舉例說明：例如某生產(chǎn)廠定價單面板,FR-4材料,10-20平方米的訂單，單價為0.04元/平方厘米，這時如果采購商的PCB尺寸是10*10CM,生產(chǎn)的數(shù)量是1000-2000塊，就剛好符合這個標準，單價就等于10*10*0.04=4元一塊.2.按成本精細化計算價格(對于大批量適用)
因為PCB電路板的原材料是覆銅板，生產(chǎn)覆銅板的工廠定了一些固定的尺寸在市場上銷售,常見的有915MM*1220MM(36"*48");940MM*1245MM(37"*49");1020MM*1220MM(40"*48");1067mm*1220mm(42"*48");1042MM*1245MM(41"49");1093MM*1245MM(43"*49");生產(chǎn)商會根據(jù)所要生產(chǎn)的電路板的材料，層數(shù)，工藝，數(shù)量等參數(shù)計算出此批電路板的覆銅板利用率，從而算出材料成本，舉例來說就是你生產(chǎn)一塊100*100MM的電路板，工廠為了提高生產(chǎn)效率，他可能會拼成100*4和100*5的大塊板來生產(chǎn)。3.PCB在線計價器
由于PCB的價格受多種因素影響，普通的采購商對于供應商的報價過程也不懂，往往要得到一個價格需要花很久的時間，浪費了大量的人力物力，還會因為想了解一個PCB的價格，把個人的聯(lián)絡信息交給了工廠，帶來后續(xù)的不斷推銷騷擾。現(xiàn)已有很多公司開始在自己的網(wǎng)站上建一個PCB計價程序，通過一些規(guī)則，讓客戶自由計算價格。對于不懂PCB的人也能輕松計算出PCB的價格。分類根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。生產(chǎn)流程開料------內(nèi)層-----層壓----鉆孔---沉銅----線路---圖電----蝕刻-----阻焊---字符----噴錫(或者是沉金)-鑼邊—v割(部分PCB不需要)-----飛測----真空包裝
操作重點EMI干擾輻射
EMI干擾可以來自某個不定向發(fā)射源以及某個無意形成的天線。傳導性EMI干擾也可以來自某個輻射EMI干擾源，或者由一些電路板組件引起。一旦您的電路板接收到傳導性干擾，它便駐入應用電路的PCB線跡。常見的一些輻射EMI干擾源包括以前文章中談及的組件，以及PCB板上開關式電源、連接線和開關或者時鐘網(wǎng)絡。傳導性EMI干擾是開關電路正常工作與寄生電容和電感共同作用產(chǎn)生的結果。顯示了一些會進入到您的PCB線跡中的EMI干擾源情況。Vemi1源自開關網(wǎng)絡，例如：時鐘信號或者數(shù)字信號線跡等。這些干擾源的耦合方式均為通過線跡之間的寄生電容。這些信號將電流尖脈沖帶入鄰近PCB線跡。同樣，Vemi2源自開關網(wǎng)絡，或者來自PCB上的某個天線。這些干擾源的耦合方式均為通過線跡之間的寄生電感。該信號將電壓擾動帶入鄰近PCB線跡。每三個EMI源來自于線纜內(nèi)相鄰的導線。沿這些導線傳播的信號可產(chǎn)生串擾效應。開關式電源產(chǎn)生Vemi4。開關式電源產(chǎn)生的干擾駐存在電源線跡上，并以Vemi4信號的形式出現(xiàn)。在正常運行期間，開關式電源(SMPS)電路為傳導性EMI的形成帶來機會。這些電源內(nèi)的“開”和“關”切換操作，會產(chǎn)生較強的非連續(xù)性電流。這些非連續(xù)性電流存在于降壓轉換器的輸入端、升壓轉換器的輸出端，以及反激和降升壓拓撲結構的輸入和輸出端。開關動作引起的非連續(xù)性電流會產(chǎn)生電壓紋波，其通過PCB線跡傳播至系統(tǒng)的其它部分。SMPS引起的輸入和/或輸出電壓紋波，會危害負載電路的運行。圖2顯示了工作在2MHz下的一個DC/DC降壓SMPS輸入的頻率組成例子。SMPS傳導干擾的基本頻率組成范圍為90–100MHz。輸入和輸出針腳使用10?F濾波器時的傳導性EMI測量。共有兩類傳導性干擾：差模干擾和共模干擾。差模干擾信號出現(xiàn)在電路輸入端之間，例如：信號和接地等。電流流經(jīng)同相的兩個輸入端。但是，1號電流輸入大小與2號相等，但方向相反（差動參考）。這兩個輸入端的負載，形成一個隨電流強弱變化的電壓。線跡1和差分基準之間的這種電壓變化，在系統(tǒng)中形成干擾或者通信誤差。在您向電路添加一個接地環(huán)路或者不良電流通路時，便出現(xiàn)共模干擾。如果存在某個干擾源，則線跡1和線跡2上形成共模電流和共模電壓，而接地環(huán)路充當一個共模干擾源。差模干擾和共模干擾都要求使用特殊的濾波器，來應對EMI干擾的不利影響。PCB布線在線路板制作的過程中，有一道工序叫做pcb線路板布線，這道工序是比較重要，布線的好壞將會直接影響到線路板質(zhì)量的好壞，因此對于布線要相對的重視，在布線過程有兩種布線的方式：自動布線和手工布線，現(xiàn)在來給大家分析下兩種布線方式的在什么情況下適合用那種，兩種布線方式的有缺點比較。pcb手動布線和自動布線的優(yōu)缺區(qū)別：1.自動布線主要是根據(jù)規(guī)則布線的，速度是相對比較快的，但是靈活性是比較低的。2.手動布線會比自動布線更加靈活精確，但是好時比較長，工作量大。3.針對于簡單的電路圖的時候，因為我們是不需要考慮信號及高頻干擾，此時我們是可以采用自動布線的，不過一定要在布線之前設置好布線的規(guī)則。進程控制塊PCB（ProcessControlBlock的縮寫)意思為進程控制塊。進程的靜態(tài)描述由三部分組成PCB、有關程序段和該程序段對其進行操作的數(shù)據(jù)結構集。在Unix或類Unix系統(tǒng)中，進程是由進程控制塊，進程執(zhí)行的程序，進程執(zhí)行時所用數(shù)據(jù)，進程運行使用的工作區(qū)組成。其中進程控制塊是最重要的一部分。進程控制塊是用來描述進程的當前狀態(tài)，本身特性的數(shù)據(jù)結構，是進程中組成的最關鍵部分，其中含有描述進程信息和控制信息，是進程的集中特性反映，是操作系統(tǒng)對進程具體進行識別和控制的依據(jù)。定義一：PCB基板20世紀初至20世紀40年代末，是材料業(yè)發(fā)展的萌芽階段。它的發(fā)展特點主要表現(xiàn)在：此時期基板材料用的樹脂、增強材料以及絕緣基板大量涌現(xiàn)，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(fā)展，創(chuàng)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(fā)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。定義二：多氯化聯(lián)苯PCB多氯聯(lián)苯（polychlorinatedbiphenyls）是在1929年直至70年代末期北美商業(yè)上使用的一種人工合成的有機化合物，雖然加拿大沒有加工生產(chǎn)過這種化學物質(zhì)，但也一直廣泛用于電氣設備絕緣、熱交換機、水利系統(tǒng)以及其它特殊應用中。經(jīng)過幾十年以后人們才認識到多氯聯(lián)苯對全球性環(huán)境的污染，它是各種氯化聯(lián)苯的混合物，對人體有極大的危害。加拿大政府曾經(jīng)采取措施試圖消除PCB，但是1977年在加拿大發(fā)生了非法進口、加工和銷售PCB的現(xiàn)象，并在1985年將PCB非法釋放到自然環(huán)境中，而加拿大的憲法允許PCB設備擁有者繼續(xù)使用PCB直到設備的壽命期。1988年起加拿大各省政府才開始對PCB的儲存、運輸以及銷毀進行了規(guī)定。PCB在自然環(huán)境中不容易分解，而且傳播的非常遠，PCB在生產(chǎn)加工、使用、運輸和廢物處理過程中進入空氣、土壤和河流以及海洋，小的海洋生物以及魚類將PCB吸入體內(nèi)，而它們又成為大的海洋生物的食物，這樣一來，PCB就進入所有海洋生物的體內(nèi)，包括哺乳類海洋生物。PCB在海洋生物體內(nèi)的累積量是它在水中的含量的幾千倍。
參考資料
[1]
我國PCB行業(yè)進出口情況及行業(yè)周期性分析【圖】 · 產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)[引用日期2018-09-03]
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作者
