印制电路板
印制电路板
印制电路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了；它的设计主要是版图设计；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。
简介
印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，英文简称PCB(printed circuit board )或PWB(printed wiring board)，以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固孔、金属化孔等），用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。由于这种板是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。习惯称“印制线路板”为“印制电路”是不确切的，因为在印制板上并没有“印制元件”而仅有布线。
它是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体。
由于印刷电路板并非一般终端产品，因此在名称的定义上略为混乱，例如：个人电脑用的母板，称为主板，而不能直接称为电路板，虽然主机板中有电路板的存在，但是并不相同，因此评估产业时两者有关却不能说相同。再譬如：因为有集成电路零件装载在电路板上，因而新闻媒体称他为IC板，但实质上他也不等同于印刷电路板。我们通常说的印刷电路板是指裸板-即没有上元器件的电路板
电路板的基本组成
目前的电路板，主要由以下组成
线路与图面(Pattern):线路是做为原件之间导通的工具，在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。
介电层(Dielectric):用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材。
孔(Through hole / via):导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔(nPTH)通常用来作为表面贴装定位，组装时固定螺丝用。
防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask) :并非全部的铜面都要吃锡上零件，因此非吃锡的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质(通常为环氧树脂)，避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺，分为绿油、红油、蓝油。
丝印（Legend /Marking/Silk screen):此为非必要之构成，主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框，方便组装后维修及辨识用。
表面处理(Surface Finish):由于铜面在一般环境中，很容易氧化，导致无法上锡(焊锡性不良)，因此会在要吃锡的铜面上进行保护。保护的方式有喷锡(HASL)，化金(ENIG)，化银(Immersion Silver)，化锡(Immersion Tin)，有机保焊剂(OSP)，方法各有优缺点，统称为表面处理。
电路板拼板规范
1 电路板 拼板宽度≤260mm（SIEMENS线）或≤300mm（FUJI线）；如果需要自动点胶，PCB拼板宽度×长度≤125 mm×180 mm
2 拼板外形尽量接近正方形，推荐采用2×2、3×3、……拼板；但不要拼成阴阳板
3 电路板 拼板的外框（夹持边）应采用闭环设计，确保PCB拼板固定在夹具上以后不会变形
4 小板之间的中心距控制在75 mm～145 mm之间
5 拼板外框与内部小板、小板与小板之间的连接点附近不能有大的器件或伸出的器件，且元器件与PCB板的边缘应留有大于0.5mm的空间，以保证切割刀具正常运行
6 在拼板外框的四角开出四个定位孔，孔径4mm0.01mm；孔的强度要适中，保证在上下板过程中不会断裂；孔径及位置精度要高，孔壁光滑无毛刺
7 电路板 拼板内的每块小板至少要有三个定位孔，3≤孔径≤6 mm，边缘定位孔1mm内不允许布线或者贴片
8 用于 电路板 的整板定位和用于细间距器件定位的基准符号，原则上间距小于0．65mm的QFP应在其对角位置设置；用于拼版 电路板的定位基准符号应成对使用，布置于定位要素的对角处。
9 设置基准定位点时，通常在定位点的周围留出比其大1.5 mm的无阻焊区
发展简史
在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。现在，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在，而印刷电路板在电子工业中已经成了占据了绝对统治的地位。
20世纪初，人们为了简化电子机器的制作，减少电子零件间的配线，降低制作成本等优点，于是开始钻研以印刷的方式取代配线的方法。三十年间，不断有工程师提出在绝缘的基板上加以金属导体作配线。而最成功的是1925年，美国的Charles Ducas 在绝缘的基板上印刷出线路图案，再以电镀的方式，成功建立导体作配线。
直至1936年，奥地利人保罗爱斯勒（Paul Eisler）在英国发表了箔膜技术，他在一个收音机装置内采用了印刷电路板；而在日本，宫本喜之助以喷附配线法“メタリコン法吹着配线方法(特许119384号)”成功申请专利。而两者中Paul Eisler 的方法与现今的印制电路板最为相似，这类做法称为减去法，是把不需要的金属除去；而Charles Ducas、宫本喜之助的做法是只加上所需的配线，称为加成法。虽然如此，但因为当时的电子零件发热量大，两者的基板也难以配合使用，以致未有正式的实用作，不过也使印刷电路技术更进一步。
1941年，美国在滑石上漆上铜膏作配线，以制作近接信管。
1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。
1947年，环氧树脂开始用作制造基板。同时NBS开始研究以印刷电路技术形成线圈、电容器、电阻器等制造技术。
1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。
自20世纪50年代起，发热量较低的晶体管大量取代了真空管的地位，印刷电路版技术才开始被广泛采用。而当时以蚀刻箔膜技术为主流[1]。
1950年，日本使用玻璃基板上以银漆作配线；和以酚醛树脂制的纸质酚醛基板（CCL）上以铜箔作配线。
1951年，聚酰亚胺的出现，便树脂的耐热性再进一步，也制造了聚亚酰胺基板。
1953年，Motorola开发出电镀贯穿孔法的双面板。这方法也应用到后期的多层电路板上。
印制电路板广泛被使用10年后的60年代，其技术也日益成熟。而自从Motorola的双面板面世，多层印制电路板开始出现，使配线与基板面积之比更为提高。
1960年，V. Dahlgreen以印有电路的金属箔膜贴在热可塑性的塑胶中，造出软性印制电路板。
1961年，美国的Hazeltine Corporation参考了电镀贯穿孔法，制作出多层板。
1967年，发表了增层法之一的“Plated-up technology”。
1969年，FD-R以聚酰亚胺制造了软性印制电路板。
1979年，Pactel发表了增层法之一的“Pactel法”。
1984年，NTT开发了薄膜回路的“Copper Polyimide法”。
1988年，西门子公司开发了Microwiring Substrate的增层印制电路板。
1990年，IBM开发了“表面增层线路”（Surface Laminar Circuit，SLC）的增层印制电路板。
1995年，松下电器开发了ALIVH的增层印制电路板。
1996年，东芝开发了Bit的增层印制电路板。
就在众多的增层印制电路板方案被提出的1990年代末期，增层印制电路板也正式大量地被实用化，直至现在。
外观
裸板（上头没有零件）也常被称为"印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）"。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。
通常PCB的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊（solder mask）的颜色。是绝缘的防护层，可以保护铜线，也防止波焊时造成的短路,并节省焊锡之用量。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。
在制成最终产品时，其上会安装集成电路、电晶体、二极管、被动元件（如：电阻、电容、连接器等）及其他各种各样的电子零件。借着导线连通，可以形成电子讯号连结及应有机能。
设计
印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。
地线设计
在电子设备中的线路板、电路板、PCB板上，接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和仿真地等。在地线设计中应注意以下几点:
1. 正确选择单点接地与多点接地
低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
2. 将数字电路与仿真电路分开
电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。 3. 尽量加粗接地线
若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三倍于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。
4. 将接地线构成死循环路
设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成死循环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于:印制电路板上有很多集成电路组件，尤其遇有耗电多的组件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。
高速多层
在电子产品趋于多功能复杂化的前题下，集成电路元件的接点距离随之缩小，信号传送的速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、点间配线的长度局部性缩短，这些就需要应用高密度线路配置及微孔技术来达成目标。配线与跨接基本上对单双面板而言有其达成的困难，因而电路板会走向多层化，又由于讯号线不断的增加，更多的电源层与接地层就为设计的必须手段，这些都促使从层印刷电路板（Multilayer Printed Circuit Board）更加普遍。
对于高速化讯号的电性要求，电路板必须提供具有交流电特性的阻抗控制、高频传输能力、降低不必要的辐射（EMI）等。采用Stripline、Microstrip的结构，多层化就成为必要的设计。为减低讯号传送的品质问题，会采用低介电质系数、低衰减率的绝缘材料，为配合电子元件构装的小型化及阵列化，电路板也不断的提高密度以因应需求。BGA (BallGrid Array)、CSP (Chip Scale Package)、DCA (Direct ChipAttachment)等组零件组装方式的出现，更促印刷电路板推向前所未有的高密度境界。
凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔（Microvia），利用这种微孔的几何结构技术所作出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益，同时对于电子产品的小型化也有其必要性。
对于这类结构的电路板产品，业界曾经有过多个不同的名称来称呼这样的电路板。例如：欧美业者曾经因为制作的程序是采用序列式的建构方式，因此将这类的产品称为SBU （Sequence Build UpProcess）,一般翻译为“序列式增层法”。至于日本业者，则因为这类的产品所制作出来的孔结构比以往的孔都要小很多，因此称这类产品的制作技术为MVP （Micro Via Process）,一般翻译为“微孔制程”。也有人因为传统的多层板被称为MLB (MultilayerBoard),因此称呼这类的电路板为BUM (Build Up Multilayer Board),一般翻译为“增层式多层板”。
制造
拼版
PCB设计完成因为PCB板形太小，不能满足生产工艺要求，或者一个产品由几块PCB组成，这样就需要把若干小板拼成一个面积符合生产要求的大板，或者将一个产品所用的多个PCB拼在一起而便于生产电装。前者类似于邮票板，它既能够满足PCB生产工艺条件也便于元器件电装，在使用时再分开，十分方便；后者是将一个产品的若干套PCB板拼装在一起，这样便于生产，也便于对一个产品齐套，清楚明了。
光绘图数据的生成
PCB板生产的基础是菲林底版。早期制作菲林底版时，需要先制作出菲林底图，然后再利用底图进行照相或翻版。底图的精度必须与印制板所要求的一致，并且应该考虑对生产工艺造成的偏差进行补偿。底图可由客户提供也可由生产厂家制作，但双方应密切合作和协商，使之既能满足用户要求，又能适应生产条件。在用户提供底图的情况下，厂家应检验并认可底图，用户可以评定并认可原版或第一块印制板产品。底图制作方法有手工绘制、贴图和CAD制图。随着计算机技术的发展，印制板CAD技术得到极大的进步，印制板生产工艺水平也不断向多层，细导线，小孔径，高密度方向迅速提高，原有的菲林制版工艺已无法满足印制板的设计需要，于是出现了光绘技术。使用光绘机可以直接将CAD设计的PCB图形数据文件送入光绘机的计算机系统，控制光绘机利用光线直接在底片上绘制图形。然后经过显影、定影得到菲林底版。使用光绘技术制作的印制板菲林底版，速度快，精度高，质量好，而且避免了在人工贴图或绘制底图时可能出现的人为错误，大大提高了工作效率，缩短了印制板的生产周期。激光光绘机，在很短的时间内就能完成过去多人长时间才能完成的工作，而且其绘制的细导线、高密度底版也是人工操作无法比拟的。按照激光光绘机的结构不同，可以分为平板式、内滚桶式（Internal Drum）和外滚桶式（External Drum）。光绘机使用的标准数据格式是Gerber-RS274格式，也是印制板设计生产行业的标准数据格式。Gerber格式的命名引用自光绘机设计生产的先驱者--美国Gerber公司。光绘图数据的产生，是将CAD软件产生的设计数据转化称为光绘数据（多为Gerber数据），经过CAM系统进行修改、编辑，完成光绘预处理（拼版、镜像等），使之达到印制板生产工艺的要求。然后将处理完的数据送入光绘机，由光绘机的光栅（Raster）图象数据处理器转换成为光栅数据，此光栅数据通过高倍快速压缩还原算法发送至激光光绘机，完成光绘。
光绘数据格式
光绘数据格式是以向量式光绘机的数据格式Gerber数据为基础发展起来的，并对向量式光绘机的数据格式进行了扩展，并兼容了HPGL惠普绘图仪格式，Autocad DXF、TIFF等专用和通用图形数据格式。一些CAD和CAM开发厂商还对Gerber数据作了扩展。
以下对Gerber数据作一简单介绍。 Gerber数据的正式名称为Gerber RS-274格式。向量式光绘机码盘上的每一种符号，在Gerber数据中，均有一相应的D码（D-CODE）。这样，光绘机就能够通过D码来控制、选择码盘，绘制出相应的图形。将D码和D码所对应符号的形状，尺寸大小进行列表，即得到一D码表。此D码表就成为从CAD设计，到光绘机利用此数据进行光绘的一个桥梁。用户在提供Gerber光绘数据的同时，必须提供相应的D码表。这样，光绘机就可以依据D码表确定应选用何种符号盘进行曝光，从而绘制出正确的图形。 在一个D码表中，一般应该包括D码，每个D码所对应码盘的形状、尺寸、以及该码盘的曝光方式。
高密度印刷线路板的功能测试
更密集的PCB、更高的总线速度以及模拟RF电路等等对测试都提出了前所未有的挑战，这种环境下的功能测试需要认真的设计、深思熟虑的测试方法和适当的工具才能提供可信的测试结果。
主要优点
采用印制板的主要优点是：
1．由于图形具有重复性（再现性）和一致性，减少了布线和装配的差错，节省了设备的维修、调试和检查时间；
2．设计上可以标准化，利于互换；3．布线密度高，体积小，重量轻，利于电子设备的小型化；
4．利于机械化、自动化生产，提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。
印制板的制造方法可分为减去法（减成法）和添加法（加成法）两个大类。目前，大规模工业生产还是以减去法中的腐蚀铜箔法为主。
（概述图片）
5.特别是FPC软性板的耐弯折性,精密性,更好的应到高精密仪器上.(如相机,手机.摄像机等．）