●通孔插裝技術(THT)階段PCB

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    PCB印刷電路板之PCB技術發(fā)展概要


    從1903年至今,若以PCB組裝技術的應用和發(fā)展角度來看,可分為三個階段

    ●通孔插裝技術(THT)階段PCB

    1.金屬化孔的作用:

    (1).電氣互連---信號傳輸

    (2).支撐元器件---引腳尺寸限制通孔尺寸的縮小

    a.引腳的剛性

    b.自動化插裝的要求

    2.提高密度的途徑

    (1)減小器件孔的尺寸,但受到元件引腳的剛性及插裝精度的限制,孔徑≥0.8mm

    (2)縮小線寬/間距:0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm

    (3)增加層數(shù):單面—雙面—4層—6層—8層—10層—12層—64層

    ●表面安裝技術(SMT)階段PCB

    1.導通孔的作用:僅起到電氣互連的作用,孔徑可以盡可能的小,堵上孔也可以。

    2.提高密度的主要途徑

    ①.過孔尺寸急劇減小:0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm

    ②.過孔的結構發(fā)生本質變化:

    a.埋盲孔結構 優(yōu)點:提高布線密度1/3以上、減小PCB尺寸或減少層數(shù)、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制,減小了串擾、噪聲或失真(因線短,孔小)

    b.盤內(nèi)孔(hole in pad)消除了中繼孔及連線

    ③薄型化:雙面板:1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm

    PCB平整度:

    a.概念:PCB板基板翹曲度和PCB板面上連接盤表面的共面性。

    b.PCB翹曲度是由于熱、機械引起殘留應力的綜合結果

    c.連接盤的表面涂層:HASL、化學鍍NI/AU、電鍍NI/AU…

    ●芯片級封裝(CSP)階段PCB

    CSP以開始進入急劇的變革于發(fā)展其之中,推動PCB技術不斷向前發(fā)展, PCB工業(yè)將走向激光時代和納米時代.

    印刷電路板(Printed circuit board,PCB)幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設備當中。如果在某樣設備中有電子零件,那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。除了固定各種小零件外,PCB的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。隨著電子設備越來越復雜,需要的零件越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。

    板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質所制作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個板子上的,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(wǎng)狀的細小線路了。這些線路被稱作導線(conductor pattern)或稱布線,并用來提供PCB上零件的電路連接。

    導線(Conductor Pattern)

    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。在最基本的PCB(單面板)上,零件都集中在其中一面,導線則都集中在另一面。這么一來我們就需要在板子上打洞,這樣接腳才能穿過板子到另一面,所以零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,那么該零件安裝時會用到插座(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 Insertion Force,零撥插力式)插座,它可以讓零件(這里指的是CPU)可以輕松插進插座,也可以拆下來。插座旁的固定桿,可以在您插進零件后將其固定。

    ZIF插座

    如果要將兩塊PCB相互連結,一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭(edge connector)。金手指上包含了許多裸露的銅墊,這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份。通常連接時,我們將其中一片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。

    邊接頭(俗稱金手指)

    PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的顏色。這層是絕緣的防護層,可以保護銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網(wǎng)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),以標示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標面

    PCB的種類

    單面板(Single-Sided Boards)

    我們剛剛提到過,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。因為導線只出現(xiàn)在其中一面,所以我們就稱這種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*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(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,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(shù)片雙面板,并在每層板間放進一層絕緣層后黏牢(壓合)。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨立的布線層,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,不過如果您仔細觀察主機板,也許可以看出來。

    我們剛剛提到的導孔(via),如果應用在雙面板上,那么一定都是打穿整個板子。不過在多層板當中,如果您只想連接其中一些線路,那么導孔可能會浪費一些其它層的線路空間。埋孔(Buried vias)和盲孔(Blind vias)技術可以避免這個問題,因為它們只穿透其中幾層。盲孔是將幾層內(nèi)部PCB與表面PCB連接,不須穿透整個板子。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信號層(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,通常這類PCB會有兩層以上的電源與電線層。


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