印刷电路板

印刷电路板（PCB），机械地支撑和电连接的电气或电子元件使用的导电轨道，其它特征蚀刻从铜的一个或多个片材层合到和/或片材层之间的非导电衬底。通常将组件焊接到PCB上，以将它们电连接并机械固定在印刷电路板上。

除最简单的电子产品外，所有其他产品均使用印刷电路板。它们还用于某些电气产品中，例如无源开关盒。

印刷电路板的替代品包括绕线和点对点结构，它们曾经很流行，但现在很少使用。印刷电路板需要额外的设计工作来布置电路，但是制造和组装可以自动化。电子计算机辅助设计软件可用于完成大部分布局工作。与PCB一起批量生产的电路比其他布线方法更便宜、更快捷，因为组件安装和布线只需一次操作。可以同时制造大量印刷电路板，并且布局仅需完成一次。也可以手工制作少量PCB，从而降低收益。

印刷电路板可以是单面的（一个铜层），双面的（一个基底层的两面都有两个铜层）或多层（铜的外层和内层，与基底层交替）。多层PCB允许更高的组件密度，因为否则在内层上的电路走线会占用组件之间的表面空间。具有两个以上，尤其是四个以上的铜平面的多层PCB的普及与表面安装技术的采用同时进行。但是，多层印刷电路板使电路的维修，分析和现场修改变得更加困难，通常不切实际。

最早的PCB使用通孔技术，通过插入穿过板一侧孔的引线和焊接到另一侧铜迹上的引线来安装电子组件。电路板可以是单面的，而元件面没有镀膜，也可以是更紧凑的双面电路板，元件的两面都焊接。通过沿同一方向将引线弯曲90度，然后将其插入板中（通常将弯曲引线位于电路板的背面），可以水平安装带有两个轴向引线（例如电阻器、电容器和二极管）的通孔零件。在相反的方向上进行连接以提高零件的机械强度），焊接引线并修剪末端。引线可以手动焊接，也可以通过波峰焊机焊接。

通孔制造要求精确地钻很多孔，从而增加了电路板成本，并且限制了多层板顶层正下方的层上信号走线的可用布线区域，因为孔必须穿过所有层到达对面。一旦开始使用表面贴装，将在可能的情况下使用小型SMD组件，仅通过通孔安装由于功率要求或机械限制或承受可能损坏PCB的机械应力而不适用于表面贴装的大型组件（例如，将铜从板表面上提起）。

表面贴装技术在1960年代出现，在1980年代初获得了发展，并在1990年代中期得到了广泛的应用。机械重新设计了组件，使其具有较小的金属接线片或端盖，可以直接将其焊接到PCB表面，而不是将导线穿过孔。与通孔安装相比，组件变得更小，并且在板的两侧放置元件的情况也变得更加普遍，从而允许更小尺寸的PCB组件具有更高的电路密度。与通孔电路板相比，表面安装非常适合高度自动化，从而降低了劳动力成本并xxx提高了生产率。可以将组件安装在载带上。表面安装元件的尺寸和重量约为通孔元件的四分之一至十分之一，和无源元件要便宜得多。但是，半导体价格表面贴装器件（SMD）由芯片本身决定，而不是由封装本身决定，与较大的封装相比，价格优势不大，而且某些线端组件（例如1N4148小信号开关二极管）实际上比SMD等效组件便宜得多。

每条迹线包括一个平坦的，所述的狭窄部分的铜箔遗体蚀刻之后。其电阻，由它的宽度、厚度和长度来确定，必须足够低的导体将携带电流。电源和接地走线可能需要比信号走线更宽。在多层板上，整个层可能大部分是固态铜，以用作屏蔽和功率返回的接地层。对于微波电路，可以以带状线或微带线等平面形式布置传输线，并仔细控制尺寸，以确保一致的阻抗。在射频和快速开关电路中，印刷电路板导体的电感和电容成为重要的电路元件，通常是不希望的。相反，它们可以用作电路设计的有意部分，例如在分布式元件滤波器，天线和保险丝中，从而无需额外的分立组件。高密度互连（HDI）PCB的走线和/或过孔的宽度或直径小于152微米。

最初，PCB是通过在透明的聚酯薄膜片上创建光掩模（通常是真实尺寸的两倍或四倍）来手动设计的。从示意图开始，将组件引脚焊盘布置在聚酯薄膜上，然后走线走线以连接焊盘。通用组件脚印的摩擦式干式转印可提高效率。用自粘胶带制作痕迹。聚酯薄膜上的预印非复制网格有助于布局。将完成的光掩模光刻复制到空白覆铜板上的光致抗蚀剂涂层上。

现代印刷电路板设计有专用的布局软件，通常按以下步骤操作：

1. 通过电子设计自动化（EDA）工具进行原理图捕获。
2. 卡的尺寸和模板取决于所需的电路和PCB的外壳。
3. 确定组件和散热器的位置。
4. 确定印刷电路板的层堆叠，取决于复杂程度，一层到几十层。确定接地平面和电源平面。电源平面是接地平面的对侧，并且在为安装在PCB上的电路提供DC电源的同时，它还充当AC信号地。信号互连位于信号平面上。信号平面可以在外层和内层。为了获得最佳的EMI性能，高频信号在电源或接地层之间的内部层中路由。
5. 线路阻抗由电介质层厚度，布线铜厚度和走线宽度决定。在差分信号的情况下，也应考虑走线分离。微带线、带状线或双带状线可用于路由信号。
6. 组件已放置。考虑了散热因素和几何形状。标记通孔和土地。
7. 信号走线已布线。电子设计自动化工具通常会在电源和接地平面中自动创建间隙和连接。
8. 生成Gerber文件用于制造。