什麼是印刷電路板 (PCB)？意義與類型

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目前，PCB 幾乎構成了所有的電子設備。印刷電路板一詞代表 「印刷電路板」。透過作為今日新電子技術的穩固基礎，所有能夠運行裝置的小零件都會以某種方式附著在這種材料上，而這種材料也會因此建立必要的電氣通路，讓這些小零件能夠彼此溝通。.

PCB 及其用途

PCB 是由非導電材料製成的平面非導電板，可實際固定元件。在這塊板上，有一系列稱為跡線的細銅線，可將電信號從一個元件傳送到另一個元件，類似於電線傳送信號的方式。.

如果沒有 PCB，將所有這些單獨的元件連接在一起就會製造出數以千計的獨立線束；因此，大規模生產是不可能的，也是不可靠的。.

PCB 可解決兩個主要問題：

1. 元件的實體安裝將在特定的位置，以利於元件的系統組裝和製造的可擴充性。.
2. 銅線提供了一個已建立且穩定的電路，讓電力傳輸一致且可靠。.

焊接了所有電子零件的完整電路板稱為 印刷電路板組裝. .因此，PCB 與 PCBA 之間的差異在於 PCB 是裸露的電路板，而 PCBA 則是完成且功能完整的電路板。.

PCB 如何運作？

PCB 或印刷電路板的工作非常基本，但也非常重要；它將電源導向電路的各個部分。.

製程的第一個步驟是設計；電路的示意圖包括每個元件的位置，以及電流將如何通過每個元件。PCB 本身通常由一種稱為 FR-4 的玻璃纖維複合材料製成，這種材料不導電，可防止通過每條線路的電信號互相干擾。.

提示：FR-4 是「Flam Retardant 4」的縮寫。.

一般而言，PCB 的組裝方式是將元件焊接到其焊盤上。焊錫是一種容易熔化的金屬合金，可在 PCB 上的元件引線和襯墊之間形成強大的電氣和機械連接。.

當裝置通電時，PCB 會透過其跡線將電力傳送給所有元件，同時透過不同的跡線傳送資料信號，為元件提供操作方向。這種電流的組織方式讓現代裝置如此可靠且經濟實惠。.

PCB 由哪些元件組成？

雖然 PCB 看起來一模一樣，但它們實際上是由多層壓合而成的單一面板。以下各層構成了我們所說的印刷電路板：

基板：這是 PCB 的主要部分，通常是板上面積最大的部分。通常由 FR-4 材料製成，可作為結構、提供電絕緣且阻燃。.

銅層：每塊 PCB 都有一個銅層，由薄銅箔貼合在基板的頂部和/或底部組成。多層印刷電路板的銅層會被基板層隔開，銅層會被蝕刻掉，只留下用來定義電路路徑和點的電路圖案。.

阻焊層：阻焊層是在銅層上使用聚合物塗層製成的。阻焊層可防止銅氧化，並防止 「焊橋」，即兩點之間不慎的電氣連接。.

絲網。絲印層最常使用白色油墨印刷；它可作為工程師和裝配人員在 PCB 上定位各種元件的參考。.

有哪些種類的 PCB？

PCB 的分類主要基於其層數和硬度。.

它是按層分類的。.

單面 - 這是最簡單、最便宜的類型。元件和跡線都在 PCB 的一側。這種類型用於計算機等設備。.

雙面 - 這種類型的 PCB 兩面都有銅線跡線。雙面使用稱為通孔的電鍍孔連接在一起。這種類型通常用於工業控制和電源電路。.

三層式 - 用於智慧型手機和筆記型電腦。此類型由三層或更多層疊在一起的銅層組成，以便進行密集化和複雜的訊號路由。.

它以剛性分類。.

Rigid - 由固體材料製成，例如 FR-4。剛性無法彎曲。電腦主機板就是一個很好的例子。.

柔性電路 - 建構在柔性塑膠薄膜上。柔性電路可摺疊或彎曲，以安裝在相機和穿戴式裝置等地方。.

剛性-柔性電路 - 一種混合組合，具有連接剛性板的柔性尾端。這樣就不需要使用厚重的連接器和電纜，非常適合航空航天和軍事應用。.

PCB 設計與製造流程

製作功能性 PCB 需要三個基本階段：設計、, 製造以及 組裝.

在原理圖階段，工程師會設計邏輯圖，並使用 CAD 軟體定義 PCB 的所有電路和連接如何運作。.

在實體佈局階段，設計人員會在 PCB 上放置數位腳位，然後將跡線佈線，將它們連接在一起而不會互相干擾。.

作為設計流程的一部分，設計規則檢查是為了驗證設計是否符合所需的製造能力，以防止 PCB 因超出規格的元件而失效。.

Gerber 檔案由 CAD 軟體匯出。Gerber 檔案包含工廠製造 PCB 所需的所有資料，包括銅層、阻焊層等。.

工廠收到 Gerber 檔案後，便會開始製造流程，切割 PCB 的基板、鑽孔，並使用光阻和紫外光刻蝕銅紋。.

在製作完裸 PCB 之後，組裝就開始了。Pick-and-place 機器會自動將表面貼裝元件放置在焊盤上。之後，PCB 將通過回流焊接。回流焊產生的熱量會熔化焊膏，將 SMD 永久固定在 PCB 上。.

最後，在出貨給客戶之前，完成的電路板會用探針進行電氣測試，以確保沒有開路或短路。.

PCB 用於何處？

PCB 幾乎存在於所有現代 電子產品, ，應用範圍涵蓋各行各業和日常生活。.

• 消費性電子產品:密集的多層印刷電路板為筆記型電腦、智慧型手機和智慧型家庭裝置提供動力；印刷電路板創新推動更小、更強大的小工具。.
• 電腦與辦公室用品:桌上型主機板和辦公室設備都仰賴 PCB。.
• 汽車業:快速成長的 PCB 用戶 - 現代汽車的 ECU 依賴 PCB。先進的駕駛輔助系統和電動車提高了對堅固耐用的汽車級 PCB 的需求。.
• 工業應用:耐用的 PCB 支援製造控制系統、機器人和跨領域技術（例如、, 肥料成分檢測 系統）。它們能承受惡劣的環境。.
• 醫療領域:專用 PCB 可實現可靠的裝置，通常使用緊湊型剛柔結合設計。.
• 軍事/航空航天:尖端的 PCB 可在極端環境下完美運作，是頂級 PCB 技術的代表。.

總結

印刷電路板是一種簡單但卻非常重要且功能強大的技術。印刷電路板的使用有多種形式，從簡單的單面印刷電路板到更複雜的剛柔並濟的印刷電路板，這些印刷電路板提供了結構上的支援以及為我們的世界提供電力的電氣通路。PCB 也是我們今天在電腦、行動裝置和汽車上所擁有的許多技術的基石。.