新手上路认识PCB

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新手上路认识PCB  

 PCB是英文(Printed Circuie Board)印制线路板的简称。通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。
　　PCB几乎我们所能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表、计算器、通用电脑，大到计算机、通迅电子设备、航空、航天、军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，它们之间电气互连都要用到PCB。PCB它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形；为元器件插装、粘装、检查、维修提供识别字符标记图形。
　　PCB是如何制造出来的呢？我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜（挠性的绝缘基材），印上有银白色（银浆）的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形，所以我们称这种印制PCB为单面挠性银浆印制PCB。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板、显卡、网卡、调制解调器、声卡及家用电器上的印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基（常用于单面）或玻璃布基（常用于双面及多层），预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或两面粘上覆铜箔再层压固化而成。这种PCB覆铜箔板材，我们就称它为刚性板。再制成PCB，我们就称它为刚性PCB。单面有印制线路图形我们称单面PCB（现在的单面板有一定比例按健位是使用碳油或银油丝印得到，还有碳油或银油来干孔的双面板及多层板，这些板常称它为碳油板或银油板），双面有印制线路图形，再通过孔的金属化进行双面互连形成的PCB，我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的PCB，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的PCB就成为四层、六层PCB了，也称为多层PCB。现在已有超过100层的实用PCB了呢。
　　PCB通常分为单面、双面、多层，但随着挠性PCB产量比的不断增加及刚挠性PCB的应用与推广，现在比较常见在说PCB时加上挠性、刚性或刚挠性再说它是几层。为进一步认识PCB，我们有必要了解一下单面、双面及多层PCB的制作工艺流程，来加深PCB制作工艺的了解。在后面给出了，刚性、软性PCB的基本工艺流程图供参考。
　　从PCB工艺流程图可以看出多层板工艺是从双面孔金属化工艺基础上发展起来的。它除了继承了双面工艺外，还有几个独特内容：金属化孔内层互连、钻孔与去环氧钻污、定位系统、层压、专用材料。传动多层板常按互连结构工艺的不同来分类：贯通金属化孔、分层金属化孔、多重导线金属化孔。而现在的多层板企业又以能否生产高密度互连积层多层板为技术标致，积层多层板制造工艺类似半加成法，制造方法多种多样，在通常情况下，积层板是以传动工艺生产的PCB为芯板（双面或多层）并在其一面或二面的表面上形成更高密度互连一层至四层（随技术的进步今后肯定会增加）的多层板。
　　高密度互连积层多层板工艺，是电子产品的"轻、薄、短、小"及多功能化发层的产物。有关资料报导，在技术指标上有些较为明确的介定：1）微导通孔（包括盲孔、埋孔）的孔径≤Φ0.1毫米；孔环≤0.25毫米；2）微导通孔的孔密度≥600孔/平方英寸；导线宽间距≤0.10毫米；4）布线密度（设通道网格为0.05英寸）超过117英寸/平方英寸。从技术指标说明实现PCB高密度化，采用微导通孔技术是一条切实可行的技术途径。所以其分类也常按照微导通孔形成工艺来分：1）光致法成孔积层多层板工艺。
2)等离子体蚀孔制造积层多层板工艺
3）射流喷砂法成孔积层多层板工艺
4）激光成孔积层多层板工艺
　　高密度互连积层多层板还有另外三种常用分类叫法，一是按积电层多层板的介质材料种类分：1）用感光性材料制造积层多层板、2）用非感光性材料制造积层多层板。二是按电气互连方法分类：1）电镀法的微导通孔互连的积层多层板、2）导电胶法的微导通孔互连的积层多层板。三是按"芯板"分类：1）有"芯板"结构、2）无"芯板"结构（无芯板结构是在半固化片上用特种工艺技术制造高密度互连积层多层板）。高密度互连积层多层板，是1991年日本IBM公司首次发表经几年研制的"表面薄层电路多层板"制造技术研究成果，并首先开始应用于笔记本电脑中。现在的移动电话及笔记本电脑上的应用已经很普及了。我们从PCB的分类名称叫法上进行组合，是比较容易了解到PCB的基本技术及其基本工艺过程。
　　就目前来说电脑城是比较直观且全开放能见到PCB及其应用的地方，我们常见的电脑板卡基本上是环氧树脂玻璃布基印制线路板（因为笔记本电脑是整机，所以较难见到高密度互连积层多层板），其中有一面是插装元件另一面为元件脚焊接面，能看出焊点很有规则，这些焊点的元件脚分立焊接面我们就叫它为焊盘。为什么其它铜导线图形不上锡呢。因为除了需要锡焊的焊盘等部分外，其余部分的表面有一层耐波峰焊的阻焊膜。其表面阻焊膜多数为绿色，有少数采用黄色、黑色、蓝色等，所以在PCB行业常把阻焊油叫成绿油。其作用是，防止波焊时产生桥接现象，提高焊接质量和节约焊料等作用。它也是印制板的永久性保护层，能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。从外观看，表面光滑明亮的绿色阻焊膜，为菲林对板感光热固化绿油。其不但外观比较好看，便重要的是其焊盘精确度较高，从而提高了焊点的其质量可靠性。相反网印阻焊油就比较差。
　　我们从电脑板卡可以看出，元件的安装有三种方式。一种为传动的插入式安装工艺，将电子元件插入印制线路板的导通孔里。这样就容易看出双面印制线路板的导通孔有如下几种：一是单纯的元件插装孔；二是元件插装与双面互连导通孔；三是单纯的双面导通孔；四是基板安装与定位孔。另二种安装方式就是表面安装与芯片直接安装。其实芯片直接安装技术可以认为是表面安装技术的分支，它是将芯片直接粘在PCB上，再用线焊法或载带法、倒装法、梁式引线法等封装技术互联到PCB上。其焊接面就在元件面上。
表面安装技术有如下优点：
　　 1）由于印制板大量消除了大导通孔或埋孔互联技术，提高了印制板上的布线密度，减少了印制板面积（一般为插入式安装的三分阶之一），同时还可降低印制板的设计层数与成本。
　 2） 减轻了重量，提高了抗震性能，采用了胶状焊料及新的焊接技术，提高了产品质量和可靠性。
　 　3） 由于布线密度提高和引线长度缩短，减少了寄生电容和寄生电感，更有利于提高PCB的电参数。
　　 4） 比插装式安装更容易实现自动化，提高安装速度与劳动生产率，相应降低了组装成本。
　　从以上的表面装联技术就可以看出，PCB技术的提高是隋芯片的封装技术与表面安装技术的提高而提高。现在我们看到的电脑板卡其表面安装率都不断地在上升。实际上这样的PCB再用传动的网印线路图形是无法满足技术要求的了。所以普通高精确度PCB，其线路图形及阻焊图形基本上采用感光线路与感光绿油制作工艺。也许过不多久人们该把印制线路板叫作感光线路板了。
    现在我们再来看成组芯片直接安装技术，多芯片模块（MCM）技术，它是"将多块未封装的集成电路芯片高密度安装在同一基板上构成一个完整的部件"的新思路，即现在人们普遍称之的多芯片模块，简称MCM是(Multi Chip Module的缩写)。随着MCM的兴起，使封装的概念发生了本质的变化，在８０年代以前，所有的封装都是面向器件的，而MCM可以说是面向部件的或者说是面向系统或整机的。MCM技术集先进印刷线路板技术、先进混合集成电路技术、先进表面安装技术、半导体集成电路技术于一体，是典型的垂直集成技术，对半导体器件来说，它是典型的柔性封装技术，是一种电路的集成。MCM的出现使电子系统实现小型化、模块化、低功耗、高可靠性提供了更有效的技术保障。
　　其中 MCM-D型（Mulit Chip Module－Deposited Thin Film）是采用薄膜技术将金属材料淀积到陶瓷或硅、铝基板上，光刻出信号线、电源线地线、并依次做成多层基板多达几十层?。主要用在500Mhz以上的高性能产品中，线宽和间距可做到10-25μｍ，孔径在1050μｍ，因而，具有组装密度高，信号通道短，寄生效应小，噪声低等优点，可明显地改善系统的高频性能。
表面安装技术有如下优点：
　　 1）由于印制板大量消除了大导通孔或埋孔互联技术，提高了印制板上的布线密度，减少了印制板面积（一般为插入式安装的三分阶之一），同时还可降低印制板的设计层数与成本。
　 2） 减轻了重量，提高了抗震性能，采用了胶状焊料及新的焊接技术，提高了产品质量和可靠性。
　 　3） 由于布线密度提高和引线长度缩短，减少了寄生电容和寄生电感，更有利于提高PCB的电参数。
　　 4） 比插装式安装更容易实现自动化，提高安装速度与劳动生产率，相应降低了组装成本。
　　从以上的表面装联技术就可以看出，PCB技术的提高是隋芯片的封装技术与表面安装技术的提高而提高。现在我们看到的电脑板卡其表面安装率都不断地在上升。实际上这样的PCB再用传动的网印线路图形是无法满足技术要求的了。所以普通高精确度PCB，其线路图形及阻焊图形基本上采用感光线路与感光绿油制作工艺。也许过不多久人们该把印制线路板叫作感光线路板了。
    现在我们再来看成组芯片直接安装技术，多芯片模块（MCM）技术，它是"将多块未封装的集成电路芯片高密度安装在同一基板上构成一个完整的部件"的新思路，即现在人们普遍称之的多芯片模块，简称MCM是(Multi Chip Module的缩写)。随着MCM的兴起，使封装的概念发生了本质的变化，在８０年代以前，所有的封装都是面向器件的，而MCM可以说是面向部件的或者说是面向系统或整机的。MCM技术集先进印刷线路板技术、先进混合集成电路技术、先进表面安装技术、半导体集成电路技术于一体，是典型的垂直集成技术，对半导体器件来说，它是典型的柔性封装技术，是一种电路的集成。MCM的出现使电子系统实现小型化、模块化、低功耗、高可靠性提供了更有效的技术保障。
　　其中 MCM-D型（Mulit Chip Module－Deposited Thin Film）是采用薄膜技术将金属材料淀积到陶瓷或硅、铝基板上，光刻出信号线、电源线地线、并依次做成多层基板多达几十层?。主要用在500Mhz以上的高性能产品中，线宽和间距可做到10-25μｍ，孔径在1050μｍ，因而，具有组装密度高，信号通道短，寄生效应小，噪声低等优点，可明显地改善系统的高频性能。
　　现在我们可以看到如今的高新技术PCB已经不是我们所认为的传动印制线路板，也许又该提升一步叫光刻线路板了

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