印刷电路板(PCB)是现代电子技术的基础组件,它是一个物理平台,通过在非导电基板上层压铜片蚀刻出的导电通路,对电子元件进行机械支撑和电气连接。
下面将详细介绍其主要方面:
1. 结构和组成
- 分层设计:印刷电路板可以是单面的(元件在一面,布线在另一面)、双面的(导电层在两面,通过通孔连接)或多层的(如 4-100 层),每层之间用绝缘材料隔开。
- 材料:常见的基板包括环氧树脂等刚性材料(用于刚性印刷电路板)或聚酰亚胺等柔性聚合物(用于柔性印刷电路板)。铜用于导电迹线,阻焊层(绿色/棕色涂层)可防止氧化和短路。
2. PCB的种类
- 刚性PCB:用于电脑和电视等设备,由玻璃纤维等固体材料制成。
- 柔性PCB:适用于可穿戴设备、医疗设备或狭小空间的可弯曲电路板。
- 软硬结合PCB:结合刚性层和挠性层,是航空航天和军事应用的理想选择。
3. 核心功能
- 电气连接: 在元件(如电阻器、集成电路)之间传输信号。
- 机械支撑: 将部件固定到位并承受环境压力。
- 信号完整性: 管理阻抗,减少高速电路中的电磁干扰 (EMI)
4. 应用
印刷电路板在电子产品中无处不在,包括:
- 消费设备(智能手机、笔记本电脑)
- 工业系统(机器人、电源)
- 汽车和航空航天系统(发动机控制、航空电子设备)
- 医疗设备(成像设备、监视器)
5. 历史背景
印刷电路板由保罗-艾斯勒(Paul Eisler)于 1936 年发明,二战期间在军用收音机中大放异彩,并于 1948 年实现商业化。印刷电路板的发展实现了电子产品的微型化和可靠性。
主要特征:
- 设计复杂性: 现代 PCB 使用 CAD 工具进行高密度布局,符合 IPC-2221 等标准
- 制造: 涉及蚀刻、钻孔、电镀和测试,在精度和产量方面面临挑战
例如,智能手机的主板是一块集成了处理器、内存和传感器的多层印刷电路板,而一个简单的恒温器可能使用一块单面电路板。
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