什么是PCB印刷电路板?

在我们的日常生活所使用的电子设备中,比如遥控器、手机、冰箱、电视、冷气机、电脑…等,里面都有一个重要的零件叫做「电路板」,不过其正式的全名应该为「印刷电路板」,因为其电子电路(circuits)的形成真的就类似早期书本印刷而得,所以其英文缩写为「PCB (Printed Circuit Board)」,也有人将之缩写成「PWB (Printed Wire Board)」。简而言之,PCB就像是电子设备的基座,负责将所有的电子零部件连接在同一个网络中,让它们可以协同运作。

188金宝搏苹果下载 觉得也可以把PCB想像成是一部汽车的底盘,而所有汽车的零部件都会安装在其上,并使它们能够协同运作。但个人觉得PCB更像是一片都市计画中已建设好道路的城镇土地,等待着其他机关建筑物在固定位置进驻。而已经发展完善的城镇就是一片PCBA(Printed Circuit Board Assembly), 我们通常称之为「组装电路板」或「组装板」。

PCB的主体是一片厚度大约1.0mm~1.6mm厚的硬板子,视设计需求,有些时候PCB的厚度会更薄或更厚,有些还会特意设计成可绕曲可弯折的软板(FPCB)。有些更特殊的需求,会将硬板与软板同时结合在一起成为软硬复合板(rigid-flex board)。而板子的上面会有一层或多层的导电金属,通常是铜箔,这层金属被精巧地设计成一个网路(电子电路),就像城镇的街道一样,让电子设备中的不同零部件之间能够通讯和协作。

这些零部件可以是被动式的电阻、电容、电感等元件,或是主动式的电晶体、积体电路(IC)等,它们都有着各自的功能。当这些零部件通过PCB上的金属网路连接在一起时,就形成了一个完整的电路,就像是城市中各个位置的建筑机关连接串通一样,给予电源后就会依照设计开始运作起来。

总结来说,PCB使电子设备中的各个部件能够有组织地合作,从而实现我们所需要的功能,比如播放音乐、显示画面、传送讯息等。这就是PCB在电子装置中的基本作用。

目前市面上的电路板最主要分类为硬性电路板、软性电路板板及软硬复合电路板三大类。

硬板(Rigid Printed Circuit Board)

会这样分类PCB的基本原因是大部分的板厂都以生产硬性电路板为主,而硬板的市场需求量也是最大的,因为PCB的最主要用途除了传递电子讯号外,还要用于支撑电子零件安装,电子零件通常使用焊锡来固定在PCB上,而焊锡无法承受太大的弯曲或变形应力,否则容易断裂,甚至可能导致电子零件本身损坏。这也是为何本部落格有多篇文章在探讨焊锡破裂问题的原因与对策。

也因为绝大部分的印刷电路板都是硬板,所以我们一般也都会以「电路板(PCB)」来代表硬性电路板。

硬板的组成是在绝缘基板(通常是具有一定强度与刚性的玻璃纤维布)上覆盖导电铜箔所制成的单层或多层电路板。

软性电路板(Flexible Printed Circuit Board)

软性电路板(Flexible Printed Circuit Board),简称(FPCB或FPC)。FPC是在聚合物薄膜(可以先想像成类似塑胶袋薄膜的材质)上覆盖导电铜箔制成线路。FPC最大的优势就是其可绕性与易弯折的特性,所以FPC非常适合用在一些空间有限,无法使用单一PCB满足所有设计需求的产品,有些产品可能需要上下交叠多片PCB,所以需要可以弯折的FPC来连接、有些可能是为了节省板材成本,使用软板来做远距离讯号连接。所以FPC的最大用途就是将不同PCB的电子讯号连接在一起。

不过,也因为FPC的可绕性而使得它无法承载电子零件焊接其上,但事在人为,聪明的工程师想出在FPC底下黏贴一片硬质的补强板(stiffener),这样就可以不怕FPC弯折而造成焊锡破裂了。

相较硬板PCB,FPC上面不适合设计复杂的线路与焊接精密的电子零件,有兴趣的朋友可以参考这篇文章。

建议延伸阅读:什么是FPC(Flex-Printed Circuit Board)软性电路板?

软硬复合板(Rigid-Flex PCB)

软板(FPC)的最主要目的为连接不同的硬板(PCB),但是为了固定软板于硬板上,通常会採用连接器或是HotBar之类技术将软板直接焊接于硬板上,但这么一来就需要在硬板上保留一定空间给连接器或软板焊接的位置,这对那些尺寸越来越小、零件密度越来越高的产品来说就少一块可以利用的空间,于是有人想出将软板与硬板结合为一体成形的样子成为「软硬复合板(Rigid-flex PCB)」,这样应该就可以释放出连接器或软板焊接的空间给其他零件使用。

只是想法很美好,「软硬复合板」也确实有着诸多的优点,比如节省空间、降低电子讯号传递损失、简化组装步骤降低工时,但现实是残酷的,因为软硬复合板的单价不便宜,实际操作下来的成本比软板+硬板+连接器还贵,而且SMT生产时还得使用过炉托盘(carrier)来支撑软板的部份,维修也比较不方便。

「软硬复合板」一般只会使用在一些较高阶的产品,或是产品设计有先天上的限制。所以,「软硬复合板」可以当作设计与制程上的一个选项。

建议延伸阅读:软硬复合板(Rigid-flex board)

PCB的分类除了使用上述的分类方法外,还有下列的分法:


延伸阅读:

 
 
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