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電路板基礎(chǔ)知識(shí)
發(fā)布者:管理員 發(fā)布時(shí)間:2017-12-28
印刷電路板(Printed circuit board,PCB)幾乎會(huì)出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中。 如果在某樣設(shè)備中有電子零件,那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。 除了固定各種小零件外,PCB電路板的主要功能是提供上頭各項(xiàng)零件的相互電氣連接。 隨著電子設(shè)備越來越復(fù)雜,需要的零件越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。
板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可以看到的細(xì)小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個(gè)板子上的,
而在制造過程中部份被蝕刻處理掉,留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細(xì)小線路了。這些線路被稱作導(dǎo)線(conductor pattern)或稱布線,并用來提供PCB上零件的電路連接。
為了將零件固定在PCB電路板上面,我們將它們的接腳直接焊在布線上。在最基本的PCB(單面板)上,零件都集中在其中一面,導(dǎo)線則都集中在另一面。
這么一來我們就需要在板子上打洞,這樣接腳才能穿過板子到另一面,所以零件的接腳是焊在另一面上的。因?yàn)槿绱耍?
PCB的正反面分別被稱為零件面(Component Side)與焊接面(Solder Side)。
如果PCB上頭有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去,那么該零件安裝時(shí)會(huì)用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆裝。
下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零撥插力式)插座,它可以讓零件(這里指的是CPU)可以輕松插進(jìn)插座,也可以拆下來。插座旁的固定桿
,可以在您插進(jìn)零件后將其固定。
如果要將兩塊PCB相互連結(jié),一般我們都會(huì)用到俗稱「金手指」的邊接頭(edge connector)。金手指上包含了許多裸露的銅墊,
這些銅墊事實(shí)上也是PCB布線的一部份。通常連接時(shí),我們將其中一片PCB上的金手指插進(jìn)另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴(kuò)充槽Slot)。
在計(jì)算機(jī)中,像是顯示卡,聲卡或是其它類似的界面卡,都是借著金手指來與主機(jī)板連接的。
PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的顏色。這層是絕緣的防護(hù)層,可以保護(hù)銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方。
在阻焊層上另外會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面(silk screen)。通常在這上面會(huì)印上文字與符號(hào)(大多是白色的),以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。
絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面(legend)。
單面板(Single-Sided Boards)
我們剛剛提到過,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,導(dǎo)線則集中在另一面上。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面,
所以我們就稱這種PCB叫作單面板(Single-sided)。因?yàn)閱蚊姘逶谠O(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制(因?yàn)橹挥幸幻?,布線間不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑),
所以只有早期的電路才使用這類的板子。
雙面板(Double-Sided Boards)
這種電路板的兩面都有布線。不過要用上兩面的導(dǎo)線,必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的「橋梁」叫做導(dǎo)孔(via)。
導(dǎo)孔是在PCB上,充滿或涂上金屬的小洞,它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因?yàn)殡p面板的面積比單面板大了一倍,而且因?yàn)椴季€可以互相交錯(cuò)(可以繞到另一面),
它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。
多層板(Multi-Layer Boards)
為了增加可以布線的面積,多層板用上了更多單或雙面的布線板。多層板使用數(shù)片雙面板,并在每層板間放進(jìn)一層絕緣層后黏牢(壓合)。
板子的層數(shù)就代表了有幾層獨(dú)立的布線層,通常層數(shù)都是偶數(shù),并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機(jī)板都是4到8層的結(jié)構(gòu),不過技術(shù)上可以做到近100層的PCB板。
大型的超級(jí)計(jì)算機(jī)大多使用相當(dāng)多層的主機(jī)板,不過因?yàn)檫@類計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用許多普通計(jì)算機(jī)的集群代替,超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。
因?yàn)镻CB中的各層都緊密的結(jié)合,一般不太容易看出實(shí)際數(shù)目,不過如果您仔細(xì)觀察主機(jī)板,也許可以看出來。
我們剛剛提到的導(dǎo)孔(via),如果應(yīng)用在雙面板上,那么一定都是打穿整個(gè)板子。不過在多層板當(dāng)中,如果您只想連接其中一些線路,
那么導(dǎo)孔可能會(huì)浪費(fèi)一些其它層的線路空間。埋孔(Buried vias)和盲孔(Blind vias)技術(shù)可以避免這個(gè)問題,因?yàn)樗鼈冎淮┩钙渲袔讓印?
盲孔是將幾層內(nèi)部PCB與表面PCB連接,不須穿透整個(gè)板子。埋孔則只連接內(nèi)部的PCB,所以光是從表面是看不出來的。
在多層板PCB中,整層都直接連接上地線與電源。所以我們將各層分類為信號(hào)層(Signal),電源層(Power)或是地線層(Ground)。
如果PCB上的零件需要不同的電源供應(yīng),通常這類PCB會(huì)有兩層以上的電源與電線層。