什么是PCB？PCB的應(yīng)用領(lǐng)域和類(lèi)型

什么是PCB？

印制電路板（PCB）是大多數(shù)電子產(chǎn)品中用作基礎(chǔ)的板-既用作物理支撐件，又用作表面安裝和插座組件的布線區(qū)域。PCB最通常由玻璃纖維，復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂或其他復(fù)合材料制成。

大多數(shù)用于簡(jiǎn)單電子設(shè)備的PCB很簡(jiǎn)單，并且僅由單層組成。更復(fù)雜的硬件（例如計(jì)算機(jī)圖形卡或主板）可以具有多層，有時(shí)最多十二層。

盡管PCB最常與計(jì)算機(jī)關(guān)聯(lián)，但它們可以在許多其他電子設(shè)備中找到，例如電視，收音機(jī)，數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)。除了在消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)中使用以外，不同類(lèi)型的PCB還用于許多其他領(lǐng)域，包括：

?醫(yī)療設(shè)備。

現(xiàn)在，電子產(chǎn)品比前幾代產(chǎn)品密度更高且功耗更低，從而可以測(cè)試令人興奮的新醫(yī)療技術(shù)。大多數(shù)醫(yī)療設(shè)備使用高密度PCB，該P(yáng)CB用于創(chuàng)建最小和最密集的設(shè)計(jì)。由于需要小尺寸和輕量，這有助于減輕與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的顯影裝置有關(guān)的一些獨(dú)特限制。從起搏器之類(lèi)的小型設(shè)備到X射線設(shè)備或CAT掃描儀等大型設(shè)備，PCB已遍及所有領(lǐng)域。

?工業(yè)機(jī)械。

PCB通常用于大功率工業(yè)機(jī)械中。在當(dāng)前的一盎司銅PCB不能滿足要求的地方，可以使用較厚的銅PCB。較厚的銅PCB有利的情況包括電機(jī)控制器，大電流電池充電器和工業(yè)負(fù)載測(cè)試儀。

?照明。

由于基于LED的照明解決方案因其低功耗和高效率而廣受歡迎，因此用于制造它們的鋁制PCB也是如此。這些PCB用作散熱器，比標(biāo)準(zhǔn)PCB允許更高水平的熱傳遞。這些相同的鋁背PCB構(gòu)成了高流明LED應(yīng)用和基本照明解決方案的基礎(chǔ)。

?汽車(chē)和航空航天工業(yè)

。汽車(chē)和航空航天工業(yè)都使用柔性PCB，柔性PCB旨在承受兩個(gè)領(lǐng)域中常見(jiàn)的高振動(dòng)環(huán)境。根據(jù)規(guī)格和設(shè)計(jì)，它們也可以非常輕巧，這在制造運(yùn)輸行業(yè)零件時(shí)是必需的。它們還能夠適應(yīng)這些應(yīng)用中可能存在的狹窄空間，例如儀表板內(nèi)部或儀表板上儀表的后面。

有幾種不同類(lèi)型的電路板，每種都有其自己的特定制造規(guī)格，材料類(lèi)型和用途：

單層PCB

單層或單面PCB是由單層基材或基材制成的PCB?；A(chǔ)材料的一側(cè)涂有一層薄金屬。銅是最常見(jiàn)的涂層，因?yàn)樗鳛殡妼?dǎo)體的功能如何。一旦應(yīng)用了銅基鍍層，通常會(huì)應(yīng)用保護(hù)性阻焊層，然后再進(jìn)行最后的絲網(wǎng)印刷，以標(biāo)記出板上的所有元素。

由于單層/單面PCB僅將其各種電路和組件焊接到一側(cè)，因此易于設(shè)計(jì)和制造。這種受歡迎程度意味著可以低價(jià)購(gòu)買(mǎi)它們，尤其是對(duì)于大批量訂單。低成本，大批量的型號(hào)意味著它們通常用于各種應(yīng)用，包括計(jì)算器，照相機(jī)，收音機(jī)，立體聲設(shè)備，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器，印刷機(jī)和電源。

雙層PCB

雙層或雙面PCB的基材均帶有一層導(dǎo)電金屬薄層（如銅），涂在板的兩面。穿過(guò)板子的孔可以使板子一側(cè)的電路連接到另一側(cè)的電路。

雙層PCB板的電路和組件通常以以下兩種方式之一連接：使用通孔或表面貼裝。通孔連接意味著將稱為引線的細(xì)線穿過(guò)孔，然后將引線的每一端焊接到正確的組件上。

表面貼裝PCB不使用電線作為連接器。取而代之的是，許多小引線直接焊接到板上，這意味著板本身被用作不同組件的布線表面。這樣就可以使用更少的空間來(lái)完成電路，釋放空間以使板完成更多的功能，通常以比通孔板所允許的更高的速度和更輕的重量來(lái)完成該功能。

雙面PCB通常用于需要中等復(fù)雜程度電路的應(yīng)用中，例如工業(yè)控制，電源，儀表，HVAC系統(tǒng)，LED照明，汽車(chē)儀表板，放大器和自動(dòng)售貨機(jī)。

多層PCB

多層PCB由一系列三個(gè)或更多的雙層PCB組成。然后用專用膠將這些板固定在一起，并夾在絕緣片之間，以確保多余的熱量不會(huì)熔化任何組件。多層PCB的尺寸多種多樣，小至四層，大至十或十二層。有史以來(lái)最大的多層PCB厚度為50層。

通過(guò)多層印制電路板，設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行非常厚的復(fù)雜設(shè)計(jì)，從而適合各種復(fù)雜的電氣任務(wù)。多層PCB將從中受益的應(yīng)用包括文件服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，GPS技術(shù)，衛(wèi)星系統(tǒng)，天氣分析和醫(yī)療設(shè)備。

剛性PCB

剛性PCB由堅(jiān)固的基板材料制成，可防止電路板扭曲。剛性PCB的最常見(jiàn)示例是計(jì)算機(jī)主板。母板是多層PCB，設(shè)計(jì)用于分配電源，同時(shí)允許計(jì)算機(jī)的所有許多部分（例如CPU，GPU和RAM）之間進(jìn)行通信。

剛性PCB可能構(gòu)成了所生產(chǎn)PCB的最大數(shù)量。這些PCB可以在需要將PCB本身設(shè)置為一種形狀的任何地方使用，并在設(shè)備的剩余使用壽命內(nèi)保持這種狀態(tài)。剛性PCB可以是簡(jiǎn)單的單層PCB到八層或十層的多層PCB。

所有剛性PCB均具有單層，雙層或多層結(jié)構(gòu)，因此它們共享相同的應(yīng)用。

柔性PCB

與使用不移動(dòng)的材料（例如玻璃纖維）的剛性PCB不同，柔性印制電路板由可彎曲和移動(dòng)的材料（例如塑料）制成。與剛性PCB一樣，柔性PCB有單層，雙層或多層形式。由于需要將它們印刷在柔性材料上，因此柔性印制電路板的制造成本更高。

盡管如此，與剛性PCB相比，柔性PCB具有許多優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)中最突出的是它們具有靈活性。這意味著它們可以折疊在邊緣上并包裹在拐角處。它們的靈活性可以節(jié)省成本和重量，因?yàn)閱蝹€(gè)柔性PCB可以用來(lái)覆蓋可能需要多個(gè)剛性PCB的區(qū)域。

柔性PCB也可以在可能遭受環(huán)境危害的區(qū)域中使用。為此，它們僅使用防水，防震，耐腐蝕或耐高溫油的材料制成，而傳統(tǒng)的剛性PCB可能沒(méi)有這種選擇。

剛性柔性PCB

硬性柔性電路結(jié)合了兩種最重要的PCB板的兩全其美。剛?cè)岚逵啥鄬尤嵝訮CB組成，多層PCB附著在多個(gè)剛性PCB層上。

剛?cè)峤Y(jié)合的PCB與僅在某些應(yīng)用中使用剛硬或柔性PCB相比，具有許多優(yōu)勢(shì)。例如，剛性-柔性板的零件數(shù)比傳統(tǒng)的剛性或柔性板少，因?yàn)檫@兩種板的布線選項(xiàng)都可以組合成一個(gè)板。將剛性和柔性板組合成單個(gè)剛性-柔性板還可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)，從而減小整體板的尺寸和封裝重量。

剛?cè)嵝訮CB最常用于空間或重量最重要的應(yīng)用中，包括手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，起搏器和汽車(chē)。

高頻PCB

高頻PCB是指一般的PCB設(shè)計(jì)元素，而不是像以前的型號(hào)那樣的PCB結(jié)構(gòu)類(lèi)型。高頻PCB被設(shè)計(jì)為在1 GHz上傳輸信號(hào)。

高頻PCB材料通常包括FR4級(jí)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧層壓板，聚苯醚（PPO）樹(shù)脂和聚四氟乙烯。鐵氟龍是一種最昂貴的選擇，因?yàn)樗慕殡姵?shù)小而穩(wěn)定，介電損耗小，總體吸水率低。

選擇高頻PCB板及其相應(yīng)類(lèi)型的PCB連接器時(shí)，需要考慮很多方面，包括介電常數(shù)（DK），耗散，損耗和介電厚度。

其中最重要的是所討論材料的Dk。具有高介電常數(shù)變化可能性的材料通常會(huì)發(fā)生阻抗變化，這會(huì)破壞構(gòu)成數(shù)字信號(hào)的諧波并導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)完整性的整體損失，這是高頻PCB旨在防止的事情之一。?。

選擇設(shè)計(jì)高頻PCB時(shí)要使用的板和PC連接器類(lèi)型時(shí)要考慮的其他事項(xiàng)包括：

?介電損耗（DF），它會(huì)影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。較小的介電損耗會(huì)導(dǎo)致少量的信號(hào)浪費(fèi)。

?熱膨脹。如果用于構(gòu)建PCB的材料（例如銅箔）的熱膨脹率不同，則由于溫度變化，材料可能會(huì)彼此分離。

?吸水率。大量的進(jìn)水會(huì)影響PCB的介電常數(shù)和介電損耗，尤其是在潮濕環(huán)境中使用時(shí)。

?其他阻力。必要時(shí)，在高頻PCB的構(gòu)造中使用的材料應(yīng)具有很高的耐熱性，耐沖擊性和對(duì)有害化學(xué)物質(zhì)的耐受性。

鋁背板

鋁背印制電路板的設(shè)計(jì)與銅背印制電路板的設(shè)計(jì)幾乎相同。但是，代替大多數(shù)PCB板類(lèi)型中常用的玻璃纖維，鋁電路板使用鋁或銅基板。

鋁背襯襯有隔熱材料，隔熱材料設(shè)計(jì)為具有低熱阻，這意味著較少的熱量從隔熱材料傳遞到背襯。施加絕緣層后，將應(yīng)用厚度為1盎司至10盎司的銅電路層。

鋁背印制電路板比具有玻璃纖維背板的印制電路板具有許多優(yōu)勢(shì)，包括：

?成本低。鋁是地球上最豐富的金屬之一，占地球重量的8.23％。鋁易于開(kāi)采且價(jià)格便宜，這有助于減少制造過(guò)程中的費(fèi)用。因此，用鋁建造產(chǎn)品較便宜。

?環(huán)保。鋁無(wú)毒且易于回收。由于易于組裝，用鋁制造印制電路板也是節(jié)省能源的好方法。

?散熱。鋁是可用于將熱量從電路板的關(guān)鍵組件散發(fā)出去的最佳材料之一。它沒(méi)有將熱量散布到電路板的其余部分中，而是將熱量轉(zhuǎn)移到了室外。鋁基PCB的冷卻速度比同等尺寸的銅PCB快。

?材料耐用性。鋁比玻璃纖維或陶瓷等材料耐用得多，尤其是對(duì)于跌落測(cè)試。更堅(jiān)固的基礎(chǔ)材料的使用有助于減少制造，運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的損壞。

所有這些優(yōu)點(diǎn)使鋁制PCB成為要求在非常嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)提供高功率輸出的應(yīng)用的絕佳選擇，包括交通信號(hào)燈，汽車(chē)照明，電源，電機(jī)控制器和大電流電路。

除了這些主要的使用領(lǐng)域外，鋁背PCB也可用于要求高度機(jī)械穩(wěn)定性或PCB可能承受高水平機(jī)械應(yīng)力的應(yīng)用中。它們比玻璃纖維板更不受熱膨脹的影響，這意味著板上的其他材料（如銅箔和絕緣材料）剝落的可能性較小，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。

多年來(lái)，PCB已從電子產(chǎn)品（如計(jì)算器）中使用的簡(jiǎn)單單層PCB演變?yōu)楦鼜?fù)雜的系統(tǒng)（如高頻Teflon設(shè)計(jì)）。PCB已遍及地球上幾乎每個(gè)行業(yè)，從簡(jiǎn)單的電子產(chǎn)品（如照明解決方案）一直到更復(fù)雜的行業(yè)（如醫(yī)療或航空航天技術(shù)）。

PCB的發(fā)展也推動(dòng)了PCB建筑材料的發(fā)展：PCB不再僅由玻璃纖維支持的銅箔制成。新型建筑材料包括鋁，特富龍甚至可彎曲的塑料。尤其是，可彎曲的塑料和鋁刺激了諸如剛性-柔韌性和鋁基PCBs之類(lèi)的產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，以解決與許多行業(yè)相關(guān)的常見(jiàn)問(wèn)題。

審核編輯：湯梓紅