PCB出现之前,电路是通过点到点的接线组成的,这种方法的可靠性很低,因为随着电路的老化,线路的破裂会导致线路节点的断路或者短路。
绕线技术是电路技术的一个重大进步,这种方法通过将小口径线材绕在连接点的柱子上,提升了线路的耐久性以及可更换性。
当电子行业从真空管、继电器发展到硅半导体以及集成电路的时候,电子元器件的尺寸和价格也在下降。电子产品越来越频繁的出现在了消费领域,促使厂商去寻找更小以及性价比更高的方案,于是,PCB诞生了。
线路板的组成
PCB的基材一般都是玻璃纤维,大多数情况下,PCB的玻璃纤维基材一般就指FR4这种材料,FR4这种固体材料给予了PCB硬度和厚度。除了FR4这种基材外,还有柔性高温塑料(聚酰亚胺或类似)上生产的柔性电路板等等。
PCB看上去像多层蛋糕或者千层面--制作中将不同的材料的层,通过热量和粘合剂压制到一起。
电路板的基材
PCB的基材一般都是玻璃纤维,大多数情况下,PCB的玻璃纤维基材一般就指FR4这种材料,FR4这种固体材料给予了PCB硬度和厚度。除了FR4这种基材外,还有柔性高温塑料(聚酰亚胺或类似)上生产的柔性电路板等等。
廉价的PCB和洞洞板是由环氧树脂或酚这样的材料制成,缺乏 FR4那种耐用性,但是却便宜很多,当在这种板子上焊接东西时,将会闻到很大的异味。
这种类型的基材,常常被用在很低端的消费品里面,酚类物质具有较低的热分解温度,焊接时间过长会导致其分解碳化,并且散发出难闻的味道。
铜箔
接下来介绍是很薄的铜箔层,生产中通过热量以及黏合剂将其压制到基材上面,在双面板上,铜箔会压制到基材的正反两面。在一些低成本的场合,可能只会在基材的一面压制铜箔,当我们提及到”双面板“或者”两层板“的时候,指的是我们的千层面上有两层铜箔。当然,不同的PCB设计中,铜箔层的数量可能是1层这么少,或者比16层还多。
铜层的厚度种类比较多,而且是用重量做单位的,一般采用铜均匀的覆盖一平方英尺的重量(盎司oz)来表示。大部分PCB的铜厚是1oz,但是有一些大功率的PCB可能会用到2oz或者3oz的铜厚,将盎司(oz)每平方英尺换算一下,大概是 35um或者1.4mil的铜厚。
阻焊
在铜层上面的是阻焊层,这一层让PCB看起来是绿色的或者是SparkFun的红色。阻焊层覆盖住铜层上面的走线,防止PCB上的走线和其他的金属、焊锡或者其它的导电物体接触导致短路。
阻焊层的存在,使大家可以在正确的地方进行焊接 ,并且防止了焊锡搭桥。
我们可以看到阻焊覆盖了PCB的大部分,包括走线,但是露出了银色的孔环以及SMD焊盘以方便焊接,一般来说,阻焊都是绿色的,但几乎所有的颜色可以用来做阻焊。
丝印
在阻焊层上面,是白色的丝印层,在PCB的丝印层上印有字母、数字以及符号,这样可以方便组装以及指导大家更好地理解板卡的设计。我们经常会用丝印层的符号标示某些管脚或者LED的功能等,丝印层是最最常见的颜色是白色,同样,丝印层几乎可以做成任何颜色。黑色,灰色,红色甚至是黄色的丝印层并不少见,然而,很少见到单个板卡上有多种丝印层颜色。