PCBA基礎(chǔ)知識詳細(xì)解析

時間：2022-03-02作者：深圳市清寶科技有限公司瀏覽：375

PCBA是英文Printed Circuit Board +Assembly 的簡稱，也就是說PCB空板經(jīng)過SMT上件，或經(jīng)過DIP插件的整個制程，簡稱PCBA .這是國內(nèi)常用的一種寫法，而在歐美的標(biāo)準(zhǔn)寫法是PCB'A，加了“'”，這被稱之為官方習(xí)慣用語。

電路板

印刷電路板，又稱印制電路板，印刷線路板，常使用英文縮寫PCB（Printed circuit board），是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。由于它是采用電子印刷技術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。在印制電路板出現(xiàn)之前，電子元件之間的互連都是依靠電線直接連接而組成完整的線路。現(xiàn)在，電路面包板只是作為有效的實驗工具而存在，而印刷電路板在電子工業(yè)中已經(jīng)成了占據(jù)了**統(tǒng)治的地位。20世紀(jì)初，人們?yōu)榱撕喕娮訖C器的制作，減少電子零件間的配線，降低制作成本等優(yōu)點，于是開始鉆研以印刷的方式取代配線的方法。三十年間，不斷有工程師提出在絕緣的基板上加以金屬導(dǎo)體作配線。而較成功的是1925年，美國的Charles Ducas 在絕緣的基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的方式，成功建立導(dǎo)體作配線。

直至1936年，奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler）在英國發(fā)表了箔膜技術(shù)，他在一個收音機裝置內(nèi)采用了印刷電路板；而在日本，宮本喜之助以噴附配線法“メタリコン法吹著配線方法（特許119384號）”成功申請專利。[2]而兩者中Paul Eisler 的方法與現(xiàn)今的印刷電路板較為相似，這類做法稱為減去法，是把不需要的金屬除去；而Charles Ducas、宮本喜之助的做法是只加上所需的配線，稱為加成法。雖然如此，但因為當(dāng)時的電子零件發(fā)熱量大，兩者的基板也難以配合使用[1]，以致未有正式的實用作，不過也使印刷電路技術(shù)進一步。

基材

基材普遍是以基板的絕緣部分作分類，常見的原料為電木板、玻璃纖維板，以及各式的塑膠板。而PCB的制造商普遍會以一種以玻璃纖維、不織物料、以及樹脂組成的絕緣部分，再以環(huán)氧樹脂和銅箔壓制成“黏合片”（prepreg）使用。

而常見的基材及主要成份有：

FR-1 ──酚醛棉紙，這基材通稱電木板（比FR-2較高經(jīng)濟性）

FR-2 ──酚醛棉紙，

FR-3 ──棉紙（Cotton paper）、環(huán)氧樹脂

FR-4 ──玻璃布（Woven glass）、環(huán)氧樹脂

FR-5 ──玻璃布、環(huán)氧樹脂

FR-6 ──毛面玻璃、聚酯

G-10 ──玻璃布、環(huán)氧樹脂

CEM-1 ──棉紙、環(huán)氧樹脂（阻燃）

CEM-2 ──棉紙、環(huán)氧樹脂（非阻燃）

CEM-3 ──玻璃布、環(huán)氧樹脂

CEM-4 ──玻璃布、環(huán)氧樹脂

CEM-5 ──玻璃布、多元酯

AIN ──氮化鋁

SIC ──碳化硅

金屬涂層

金屬涂層除了是基板上的配線外，也就是基板線路跟電子元件焊接的地方。此外，不同的金屬也有不同的價錢，不同的會直接影響生產(chǎn)的成本；不同的金屬也有不同的可焊性、接觸性，也有不同的電阻阻值，也會直接影響元件的效能。

常用的金屬涂層有：

銅

錫

厚度通常在5至15μm[4]

鉛錫合金（或錫銅合金）

即焊料，厚度通常在5至25μm，錫含量約在63%[4]

金

一般只會鍍在接口[4]

銀

一般只會鍍在接口，或以整體也是銀的合金

線路設(shè)計

印制電路板的設(shè)計是以電子電路圖為藍(lán)本，實現(xiàn)電路使用者所需要的功能。印刷電路板的設(shè)計主要指版圖設(shè)計，需要內(nèi)部電子元件、金屬連線、通孔和外部連接的布局、電磁保護、熱耗散、串音等各種因素。優(yōu)秀的線路設(shè)計可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設(shè)計可以用手工實現(xiàn)，但復(fù)雜的線路設(shè)計一般也需要借助計算機輔助設(shè)計（CAD）實現(xiàn)，而*的設(shè)計軟件有Protel、OrCAD、PowerPCB、FreePCB等。

基本制作

簡介

根據(jù)不同的技術(shù)可分為消除和增加兩大類過程。

減去法

減去法（Subtractive），是利用化學(xué)品或機械將空白的電路板（即鋪有完整一塊的金屬箔的電路板）上不需要的地方除去，余下的地方便是所需要的電路。

絲網(wǎng)印刷：把預(yù)先設(shè)計好的電路圖制成絲網(wǎng)遮罩，絲網(wǎng)上不需要的電路部分會被蠟或者不透水的物料覆蓋，然后把絲網(wǎng)遮罩放到空白線路板上面，再在絲網(wǎng)上油上不會被腐蝕的保護劑，把線路板放到腐蝕液中，沒有被保護劑遮住的部份便會被蝕走，最后把保護劑清理。

感光板：把預(yù)先設(shè)計好的電路圖制在透光的膠片遮罩上（較簡單的做法就是用打印機印出來的投影片），同理應(yīng)把需要的部份印成不透明的顏色，再在空白線路板上涂上感光顏料，將預(yù)備好的膠片遮罩放在電路板上照射強光數(shù)分鐘，除去遮罩后用顯影劑把電路板上的圖案顯示出來，最后如同用絲網(wǎng)印刷的方法一樣把電路腐蝕。

刻?。豪勉姶不蚶咨涞窨虣C直接把空白線路上不需要的部份除去。

加成法

加成法（Additive），現(xiàn)在普遍是在一塊預(yù)先鍍上薄銅的基板上，覆蓋光阻劑（D/F），經(jīng)紫外光曝光再顯影，把需要的地方露出，然后利用電鍍把線路板上正式線路銅厚增厚到所需要的規(guī)格，再鍍上一層抗蝕刻阻劑－金屬薄錫，最后除去光阻劑（這制程稱為去膜），再把光阻劑下的銅箔層蝕刻掉。

積層法

[1] 積層法是制作多層印刷電路板的方法之一。是在制作內(nèi)層后才包上外層，再把外層以減去法或加成法所處理。不斷重復(fù)積層法的動作，可以得到再多層的多層印刷電路板則為順序積層法。

內(nèi)層制作

積層編成（即黏合不同的層數(shù)的動作）

積層完成（減去法的外層含金屬箔膜；加成法）

鉆孔

減去法

Panel電鍍法

全塊PCB電鍍

在表面要保留的地方加上阻絕層（resist，防以被蝕刻）

蝕刻

去除阻絕層

Pattern電鍍法

在表面不要保留的地方加上阻絕層

電鍍所需表面至一定厚度

去除阻絕層

蝕刻至不需要的金屬箔膜消失

加成法

令表面粗糙化

完全加成法（full-additive）

在不要導(dǎo)體的地方加上阻絕層

以無電解銅組成線路

部分加成法（semi-additive）

以無電解銅覆蓋整塊PCB

在不要導(dǎo)體的地方加上阻絕層

電解鍍銅

去除阻絕層

蝕刻至原在阻絕層下無電解銅消失

增層法

增層法是制作多層印刷電路板的方法之一，顧名思義是把印刷電路板一層一層的加上。每加上一層就處理至所需的形狀。

生產(chǎn)方式

簡介

SMT和DIP都是在PCB板上集成零件的方式，其主要區(qū)別是SMT不需要在PCB上鉆孔，在DIP需要將零件的PIN腳插入已經(jīng)鉆好的孔中。

SMT（Surface Mounted Technology）

表面貼裝技術(shù)，主要利用貼裝機是將一些微小型的零件貼裝到PCB板上，其生產(chǎn)流程為：PCB板定位、印刷錫膏、貼裝機貼裝、過回焊爐和制成檢驗。隨著科技的發(fā)展，SMT也可以進行一些大尺寸零件的貼裝，例如主機板上可貼裝一些較大尺寸的機構(gòu)零件。

SMT集成時對定位及零件的尺寸很敏感，此外錫膏的質(zhì)量及印刷質(zhì)量也起到關(guān)鍵作用。

DIP

DIP即“插件”，也就是在PCB版上插入零件，由于零件尺寸較大而且不適用于貼裝或者生產(chǎn)商生產(chǎn)工藝不能使用SMT技術(shù)時采用插件的形式集成零件。目前行業(yè)內(nèi)有人工插件和機器人插件兩種實現(xiàn)方式，其主要生產(chǎn)流程為：貼背膠（防止錫鍍到不應(yīng)有的地方）、插件、檢驗、過波峰焊、刷版（去除在過爐過程中留下的污漬）和制成檢驗。

應(yīng)用

電腦及相關(guān)產(chǎn)品、通訊類產(chǎn)品和消費電子等 3C 類產(chǎn)品是 PCB 主要的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)美國消費性電子協(xié)會 （CEA） 發(fā)表的數(shù)據(jù)顯示，2011 年**消費電子產(chǎn)品銷售額將達到 9,640 億美元，同比增長 10%。 2011 年的數(shù)據(jù)相當(dāng)接近 1 兆美元。 CEA 表示，較大需求來自于智能手機與筆記本電腦，另外銷售十分顯著的產(chǎn)品還包括數(shù)碼相機、液晶電視等產(chǎn)品。

智能手機

據(jù) Markets and Markets 發(fā)布的較新市場研究報告顯示，**手機市場規(guī)模將在2015 年增至 3,414 億美元，其中智能手機銷售收入將達到 2,589 億美元，占整個手機市場總收入的 76%；而蘋果將以 26% 的市場份額****手機市場。

iPhone 4 PCB 采用 Any Layer HDI 板，任意層高密度連接板。iPhone 4 為了在較小 PCB 的面積內(nèi)，正反兩面裝入所有的晶片，采用 Any Layer HDI 板可以避開機戒鉆孔所造成的空間浪費，以及做到任一層可以導(dǎo)通的目的。

觸控面板

隨著 iPhone、iPad ****，捧紅多點觸控應(yīng)用，預(yù)測觸控風(fēng)潮將成為軟板下一波成長驅(qū)動引擎。DisplaySearch 預(yù)計 2016 年平板電腦所需觸摸屏出貨量將高達 2.6 億片，比 2011 年上升 333%。

電腦

Gartner 分析師指出，筆記本電腦在過去五年里是個人電腦市場的增長引擎，平均年增幅接近 40%。基于筆記本電腦需求減弱的預(yù)期，Gartner 預(yù)測，2011 年**個人電腦出貨量將達到 3.878 億臺，2012 年將為 4.406 億臺，比 2011 年增長 13.6%。CEA 表示，2011 年，包括平板電腦在內(nèi)的可移動電腦的銷售額將達到 2,200 億美元，臺式電腦的銷售額將達到 960 億美元，使個人電腦的總銷售額達到 3,160 億美元。

iPad 2 于 2011 年 3 月 3 日正式發(fā)布，在 PCB 制程環(huán)節(jié)將采用 4 階 Any Layer HDI。蘋果 iPhone 4 和 iPad 2 采用的 Any Layer HDI 將引發(fā)行業(yè)熱潮，預(yù)計未來 Any Layer HDI 將在越來越多的**手機、平板電腦中得到應(yīng)用。

電子書

根據(jù) DIGITIMES Research 預(yù)測，**電子書出貨量有望在 2013 年達到 2,800 萬臺，2008 年至 2013 年復(fù)合年增長率將為 386%。分析指出，到 2013 年，**電子書市場規(guī)模將達到 30 億美元。電子書用 PCB 板設(shè)計趨勢：一是要求層數(shù)增多；二是要求采用盲埋孔工藝；三是要求采用適合高頻信號的 PCB 基材。

數(shù)碼相機

iSuppli 公司稱，隨著市場趨于飽和，2014 年數(shù)碼相機產(chǎn)量將開始停滯不前。預(yù)計 2014 年出貨量將下降 0.6% 至 1.354 億臺，低端數(shù)碼相機將遇到來自可拍照手機的強烈競爭。但該產(chǎn)業(yè)中的某些領(lǐng)域仍可實現(xiàn)增長，如混合型高清 （HD） 相機、未來的 3D 相機和數(shù)字單反 （DSLR） 這種比較高檔的相機。數(shù)碼相機的其它增長領(lǐng)域包括集成 GPS 和 Wi-Fi 等功能，提高其吸引力和日常使用潛力。促使軟板市場進一步提升，實際上任何輕薄短小的電子產(chǎn)品對軟板的需求都很旺盛。

液晶電視

市場研究公司 DisplaySearch 預(yù)計，2011 年**液晶電視出貨量將達到 2.15 億臺，同比增長 13%。2011 年，由于制造商逐步換液晶電視的背光源，LED 背光模塊將逐漸成為主流，給 LED 散熱基板帶來的技術(shù)趨勢：一高散熱性，精密尺寸的散熱基板；二嚴(yán)苛的線路對位精確度，優(yōu)質(zhì)的金屬線路附著性；三使用黃光微影制作薄膜陶瓷散熱基板，以提高 LED 高功率。

LED 照明

DIGITIMES Research 分析師指出應(yīng)白熾燈于 2012 年禁產(chǎn)禁售的規(guī)范，2011 年 LED 燈泡出貨量將顯著成長，產(chǎn)值預(yù)估將高達約 80 億美元，再加上北美、日本、韓國等國家對于 LED 照明等綠色產(chǎn)品實施補貼政策，及賣場、商店及工場等有較高意愿置換成為 LED 照明等因素驅(qū)動下，以產(chǎn)值而言** LED 照明市場滲透率有很大機會突破 10%。于 2011 年起飛的 LED 照明，必將帶動對鋁基板的大量需求。

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• PCBA流程

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