什么是印刷电路板（PCB）？

21ic电子网 · 公众号 · 半导体 · 2024-09-23 13:53

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这个FEQ（常见工程问题）为你提供了将理论电路转化为功能性物理装置的最重要且最广泛使用的技术的基本信息。

我们通常使用一种名为“原理图”的图表来学习、分析和设计电气或电子电路。原理图由元件符号和连接线组成，其中符号代表从基本无源元件（如电阻器或电容器）到复杂集成电路（如微控制器）等一切元素，而连接线则代表允许电流在电路的不同部分之间自由流动的导电路径。

所有原理图都有一个共同点，那就是它们根本无法驱动电机、闪烁LED、过滤噪声或执行我们对电气系统期望的任何其他有用且有趣的功能。毕竟，原理图只是一张图纸。为了真正用电路实现某些功能，我们需要将其原理图转换为物理元件和物理连接。简单的原理图通常可以在面包板上实现，但绝大多数电路设计在进入物理领域时，都是以印刷电路板（简称PCB）的形式出现的。

PCB的结构

最基本的印刷电路板是一块平坦、坚硬的绝缘材料，其一侧附着有细薄的导电结构。这些导电结构形成了几何图案，包括矩形、圆形和正方形等。长而薄的矩形作为互连（即导线的等效物），而各种形状则作为元件的连接点。

这是一个非常基本的PCB示例。这块电路板实际上是自制的；有关更多信息，请参阅AAC的家用PCB制作指南。

如图所示的印刷电路板只有一层导电层。单层PCB非常受限；电路实现无法有效利用可用面积，且设计师可能难以创建必要的互连。

增加导电层可以使PCB更加紧凑且设计更加容易。双层板比单层板有了很大改进，而大多数应用都受益于至少有四层的电路板。四层板由顶层、底层和两个内部层组成。（“顶层”和“底层”可能看起来不像是典型的科学术语，但它们确实是PCB设计和制造领域的正式名称。）

PCB堆叠

堆叠是多层PCB中导电层和绝缘层的排列。下面的侧视图显示了四层板的堆叠结构。

导电材料通常选择铜。预浸料是一种预先浸渍（因此得名）有树脂的绝缘材料，而芯板（也是绝缘的）的组成与预浸料相似。

我建议尽可能使用四层结构。四层板允许你将一层内部层用于参考电位（即接地），另一层内部层用于电源电压。顶层，以及必要时的底层，将是元件层。这种安排有助于PCB设计，也有助于你实现更好的电路性能。

了解PCB特性和术语

在讨论印刷电路板时，会出现相当多的专业词汇。本节描述了PCB上发现的物理结构，并给出了我们用来识别它们的术语。

导电互连称为迹线，元件的连接点称为焊盘（对于放置在板表面的引脚）和通孔（对于插入板中钻出的孔的引脚）。基本的PCB设计包括安排焊盘和通孔，以便正确安装元件，然后使用迹线连接这些焊盘和通孔。

并非所有钻出的孔都用于通孔元件。我们经常需要将信号或电源电压从PCB的一层传输到另一层，这是通过使用称为过孔的小导电孔来实现的。

许多PCB还包括安装孔，它们具有机械功能而非电气功能，因此不需要镀层。此处的“镀层”一词指的是沉积在钻孔内壁上的导电材料。

铜填充是PCB层中相对较大的部分，填充有导电材料。铜填充可用于在元件之间提供非常低电阻或低电感的连接，并改善热性能。

完全由一大块铜填充的PCB层称为平面层。我们经常将内部层用作接地平面，并通过在元件引脚旁边放置过孔来创建接地连接。

通孔或过孔最初是一个铜圈，当钻头穿过该圈（理想情况下穿过圆圈的中心）时，它变成一个孔。术语“环宽”指的是钻孔后剩余的铜的宽度。

印刷电路板包含各种“补充”信息，这些信息在设备的电气功能中不起作用。例如，参考指示符唯一地标识元件，点表示正确的元件方向，而项目标题或序列号则有助于我们跟踪实验室中积累的许多电路板。我们将这些信息称为丝印层。

来源：射频小馆

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