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1、印刷电路板(PCB)根底知识对PC中的主板、显示卡来说，最根本的局部莫过于印刷电路板(PCB : Printed Circuit Board)了，它是各种板卡工作的根底。对具体产品而言，印刷电路板的设计与制造水平，也在很大程度上决定着产品的各项指标和最终性能。什么是印刷电路板(PCB : Prin ted Circuit Board)印刷电路板(PCB : Prin ted Circui t Board)几乎是任何电子产品的根底，出现在几乎每一种电子设备中，一般说来，如果在某样设备中有电子元器件，那么它们也都是被安装在大小各异的PCB 上。除了固定各种元器件外，PCB的主要作用是提供各项元器件
2、 之间的连接电路。随着电子设备越来越复杂，需要的元器件越来 越多，PCB 上头的线路与元器件也越来越密集了。电路板本身是由绝缘隔热、并无法弯曲的材质制作而成，在 外表可以看到的细小线路材料是铜箔。在被加工之前，铜箔是覆 盖在整个电路板上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下 来的部份就变成网状的细小线路了。因这个加工生产过程， 多是通过印刷方式形成供蚀刻的轮廓，故尔才得到印刷电路板的 命名。国。 这些线路被称作导线(conduc tor patt ern)或称布线，并用来提供PCB 上元器件的电路连接。PCB 中的导线(Conductor Pattern)PCB上元器件的安装为了将元器件固定
3、在PCB 上面，需要它们的接脚直接焊在布 线上。在最根本的PCB（单面板）上，元器件都集中在其中一面， 导线那么都集中在另一面。这么一来就需要在板子上打洞，以便 接脚才能穿过板子到另一面，所以元器件的接脚是焊在另一面上 的。因为如此，PCB的正反面分别被称为元器件面（ponentSide） 与焊接面（Solder Side）。对于局部可能需要频繁拔插的元器件比如说主板上的CPU， 需要给用户可以自行调整、升级的选择，就不能直接将CPU焊在 主板上了，这时候便需要用到插座（Socket）:虽然插座是直接焊 在电路板上，但元器件可以随意地拆装。如下方的Socket插座， 即可以让元器件（这里指的是
4、CPU）轻松插进插座 也可以拆下来。 插座旁的固定杆 可以在您插进元器件后将其固定。而对于Intel的CPU而言，包括Prescott和最新的Core 2 Duo CPU，那么需要如下列图右方的Socket T插座以供安装。主板上的CPU插座（左为Socket，右为Socket T）PCB的连接如果要将两块PCB相互连结，即在物理上将两块PCB在电路 上连接起来，那么一般需用到俗称“金手指的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB 上适宜的插槽上（一般叫做扩大槽Slot）。在计算机中，
5、像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。边接头(俗称金手指)PCB的颜色一般，PCB的以绿色或棕色居多，当然也有局部产品采 用更绚丽漂亮颜色的，不过，多是出于外观而非产品性能或生产 要求方面的考虑这是防焊漆(solder mask)的颜色。对PCB来说，防焊层是相当重要的，它是绝缘的防护层，可以保护铜线， 也可以防止元器件被焊到不正确的地方。在防焊层上另外会印刷 上一层网版印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与 符号(大多是白色的)，以标示出各元器件在板子上的位置。网版 印刷面也被称作图标面(legend)。左为有白色图标面的绿色PCB，右为没
6、有图标面的棕色PCBPCB的分类对印刷电路板而言，对其的分类有多种方法，其中根据层数分类最为常见。单面 板(Single-Sided Boards)我们前面说到过，在最根本的PCB上，元器件集中在其 中一面，导线那么集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面， 所以我们就称这种PCB叫作单面板(Single-sided)。相对而言， 单面板在设计方面存在很多限制(因为只有一面，布线间不能交 叉而必须绕独自的路径)，在处理复杂电路时往往力不从心，现 在已经很少使用了，除非电路确实十分简单。左为单面PCB外表，右为单面PCB底面双面 板(Double-Sided Boards)这种电路板的两面都有布
7、线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的桥梁叫做导孔(via)。导孔是在PCB 上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了 一倍，而且因为布线可以互相交织(可以绕到另一面)，它更适合用在比单面板更复杂的电路上。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。左为双面PCB外表，右为双面PCB底面多层板(Multi-LayerBoards)为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢(压合)。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶
8、数，并且包含最外侧的两层。大局部的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的群组代替，超多层板已经渐渐不被使用了。对多层板而言，因为PCB中的各层都严密的结合，一般不太容易看出实际数目。双层板中，导孔(via )比拟容易处理，只需打穿整个板子即可。但对多层板而言，那么复杂了许多，比如说如果只想连接其中一些线路，那么使用导孔可能会浪费一些其它层的线路空间，因此，埋孔(Buried vias)和盲孔(Blind vias)技术便应运而生了，因为它们只穿透其中几层，其中盲孔是将几层内部PCB
9、与外表PCB连接，不须穿透整个板子，而埋孔那么只连接内部的PCB，所以光是从外表是看不出来的。在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各层分类为讯号层（Signal），电源层（Power）或是地线层（Ground）。如果PCB上的元器件需要不同的电源供给，通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层。PCB上的元器件安装技术插入安装技术（THT : Through Hole Technology）将元器件安置在板子的一面，并将接脚焊在另一面上， 这种技术称为“插入式（Through Hole Technology，THT）安装。 大致说来，这种安装方式，元器件需要占用大量的空间，并
10、且要 为每只接脚钻一个洞，它们的接脚也要占掉两面的空间，而且焊 点也比拟大。但另一方面，THT元器件和SMT（Surface Mounted Technology，外表安装技术）元器件比起来，与PCB连接的构造 比拟好，像是排线的插座，需要能耐压力，所以通常它们都是THT封装。HT元器件（焊接在底部）外表安装技术(SMT : Surface Moun ted Technology)使用外表安装技术(SMT : Surface Mount ed Technology)的元器件，接脚是焊在与元器件同一面。这种安装技术防止了象THT那样需要用为每个接脚的焊接都要PCB上钻洞的麻烦。而另一方面，外表安
11、装的元器件，还可以在PCB的两面上同时安装，这也大大提高了 PCB面积的利用率。外表安装的元器件焊在PCB 上的同一面。另一方面，SMT也比THT的元器件要小，和使用THT元器件的PCB 比起来，使用SMT技术的PCB板上元器件要密集很多。相比拟而 言，SMT封装元器件也比THT的要廉价，因此如今的PCB上大局 部都是SMT。因为目前PCB的生产过程中均采用全自动技术，尽管SMT元器件的安装焊点和元器件的接脚非常小，倒不会增加生产中的难度，不过，当出现故障维修时如果需要更换元器件，那么对焊接技术提出了更高的要求。PCB的设计流程在 PCB 的设计中，其实在正式布线前，还要经过很漫长的步骤，以下
12、就是主要设计的流程：系统规划首先要先规划出该电子设备的各项系统规格。包含了系 统功能，本钱限制，大小，运作情形等等。制作系统功能区块图接下来必须要制作出系统的功能区块图。区块间的关系 也必须要标示出来。按功能不同分割PCB将系统分割数个 PCB 的话，不仅在尺寸上可以缩小，也 可以让系统具有升级与交换元器件的能力。系统功能区块图就提 供了我们分割的依据。比如说对 PC 而言，就可以分成主板、显 示卡、声卡、软盘和电源供给器等等。设定板型、尺寸与安装方式当各 PCB 使用的技术和电路数量都决定好了，接下来就 是决定板子的大小了。如果设计的过大，那么封装技术就要改变， 或是重新作分割的动作。在选择
13、技术时，也要将线路图的质量与 速度都考虑进去。绘出PCB的电路原理图概图中要表示出各元器件间的相互连接细节。所有系统中的PCB都必须要描出来，现今大多采用CAD（计算机辅助设计，puter Aided Design）的方式。下面就是使用 CircuitMakerTM 设计的X例。D Jt j 8一3eq 7654!CPIPP1-1I. TPXjData Bus 1ASCII KeyS7654H1TP/i：TTT；i431/ ratl nl nnxT旺閃57 4L3S-5 A2IA-(取I=MIi!：-AO E：9E：ZE：1i=E：i：i3D7?55t !iL CPP5n 4?Tl： =-Da
14、ta Bus 2PCB的电路概图电路模拟为了确保设计出来的电路图可以正常运行，必须先用计算机 软件来仿真模拟。这类软件有很多，大都可以读取概图，并且用 许多方式显示电路运作的情况。这比起实际做出一块样本PCB， 然后用手动测量要来的有效率多了。将元器件放上PCB元器件放置的方式，是根据它们之间如何相连来决定的。它 们必须以最有效率的方式与路径相连接。所谓有效率的布线，就 是牵线越短并且通过层数越少（这也同时减少导孔的数目）越 好，不过在真正布线时，我们会再提到这个问题。下面是总线在PCB上布线的样子。为了让各元器件都能够拥有完美的配线，放置的位置是很重要的。导线构成的PCB总线PCB的设计流程
15、测试布线如今，很多软件可以检查各元器件摆设的位置是否可以正确连接，或是检查是否正确运行。这项步骤称为安排元器件。如果电路设计有问题，在实地导出线路前，还可以重新安排元器件的位置。导出PCB线路在原理概图的连接，现在将会实地作成布线的样子。这 项步骤通常都是全自动的，不过一般来说还是需要手动更改某些 部份。下面是2层板的导线模板。红色和蓝色的线条，分别代表 PCB的元器件层与焊接层。白色的文字与四方形代表的是网版印 刷面的各项标示。红色的点和圆圈代表钻洞与导孔。最右方我们可以看到PCB上的焊 接面有金手指。这个PCB的最终构图通常称为工作底片(Artwork)。程r币Kft *壁4【P【SL甲=g - rLPE%/卫旨使用CAD软件作PCB导线设计每一次的设计，都必须要符合一套规定，像是线路间的最小保存 空隙
