整理Pcb設計基礎知識

pcb設計基礎知識

印刷電路板（printed circuit

board，pcb）幾乎會出現在每一種電子裝置當中。如果在某樣裝置中有電子零件，那麼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的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連線。

隨著電子裝置越來越複雜，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。

標準的pcb長得就像這樣。裸板（上頭沒有零件）也常被稱為「印刷線路板printed wiring

board（pwb）」。

板子本身的基板是由絕緣隔熱、並不易彎曲的材質所製作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在製造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網狀的細小線路了。這些線路被稱作導線（conductor

pattern）或稱佈線，並用來提供pcb上零件的電路連線。

為了將零件固定在pcb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，導線則都集中在另一面。這麼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。

因為如此，pcb的正反面分別被稱為零件面（ ponent

side）與焊接面（solder side）。

如果pcb上頭有某些零件，需要在製作完成後也可以拿掉或裝回去，那麼該零件安裝時會用到插座（socket）。由於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（這裡指的是cpu）可以輕鬆插進插座，也可以拆下來。插座旁的固定杆，可以在您插進零件後將其固定。

如果要將兩塊pcb相互鏈結，一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭（edge

connector）。金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實上也是pcb佈線的一部份。通常連線時，我們將其中一片pcb上的金手指插進另一片pcb上合適的插槽上（一般叫做擴充槽slot）。

在計算機中，像是顯示卡，音效卡或是其它類似的介面卡，都是藉著金手指來與主機板連線的。

pcb上的綠色或是棕色，是阻焊漆（solder

mask）的顏色。這層是絕緣的防護層，可以保護銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網印刷面（silk

screen）。通常在這上面會印上文字與符號（大多是白色的），以標示出各零件在板子上的位置。絲網印刷面也被稱作圖示面（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，導線則集中在另一面上。因為導線只出現在其中一面，所以我們就稱這種pcb叫作單面板（single-sided）。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，佈線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），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佈線。不過要用上兩面的導線，必須要在兩面間有適當的電路連線才行。這種電路間的「橋梁」叫做導孔（via）。

導孔是在pcb上，充滿或塗上金屬的小洞，它可以與兩面的導線相連線。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，而且因為佈線可以互相交錯（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更複雜的電路上。

多層板（multi-layer boards）

為了增加可以佈線的面積，多層板用上了更多單或雙面的佈線板。多層板使用數片雙面板，並在每層板間放進一層絕緣層後黏牢（壓合）。板子的層數就代表了有幾層獨立的佈線層，通常層數都是偶數，並且包含最外側的兩層。

大部分的主機板都是4到8層的結構，不過技術上可以做到近100層的pcb板。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板，不過因為這類計算機已經可以用許多普通計算機的集群代替，超多層板已經漸漸不被使用了。因為pcb中的各層都緊密的結合，一般不太容易看出實際數目，不過如果您仔細觀察主機板，也許可以看出來。

我們剛剛提到的導孔（via），如果應用在雙面板上，那麼一定都是打穿整個板子。不過在多層板當中，如果您只想連線其中一些線路，那麼導孔可能會浪費一些其它層的線路空間。埋孔（buried

vias）和盲孔（blind

vias）技術可以避免這個問題，因為它們只穿透其中幾層。盲孔是將幾層內部pcb與表面pcb連線，不須穿透整個板子。埋孔則只連線內部的pcb，所以光是從表面是看不出來的。

在多層板pcb中，整層都直接連線上地線與電源。所以我們將各層分類為訊號層（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**，通常這類pcb會有兩層以上的電源與電線層。

零件封裝技術

插入式封裝技術（through hole technology）

將零件安置在板子的一面，並將接腳焊在另一面上，這種技術稱為「插入式（through hole

technology，tht）」封裝。這種零件會需要占用大量的空間，並且要為每只接腳鑽乙個洞。所以它們的接腳其實佔掉兩面的空間，而且焊點也比較大。

但另一方面，tht零件和smt（su***ce

mounted