PCB的基本概念
在电子厂里,PCB是Printed Circuit Board的缩写,中文叫印刷电路板。它就像电子设备的骨架和血管,负责把各种电子元件连接在一起。一块绿色的板子,上面布满了铜线和焊点,这就是最常见的PCB。没有它,手机、电脑、家电里的零件就像一堆散沙,根本没法正常工作。
PCB的构成材料
PCB主要用玻璃纤维和环氧树脂做成基板,表面覆盖一层薄铜箔。铜箔被蚀刻成需要的线路图案,再涂上绿色或其它颜色的阻焊油墨。有些高端PCB会用到聚四氟乙烯或陶瓷基板,这些材料能耐高温或高频信号。板子上那些亮闪闪的小孔叫过孔,能让电流在不同层之间穿梭。
PCB的生产流程
电子厂做PCB要先设计电路图,然后用激光把图案转移到覆铜板上。经过化学药水蚀刻,没被保护的部分铜箔就被溶解掉,留下精细的线路。接着钻孔、镀铜、印字符,最后测试通断。整个过程需要二十多道工序,比做饼干复杂多了。现在自动化设备能完成大部分工作,但老师傅的手工修补还是少不了。
PCB的种类区分
按层数分有单面板、双面板和多层板。手机里的PCB可能有12层,像千层饼一样叠在一起。按柔软程度又分刚性板、柔性板和刚柔结合板,折叠屏手机就用得上柔性PCB。还有高频板、铝基板等特殊类型,分别用在通讯设备和LED灯上。不同种类的PCB价格能差上百倍。
PCB上的电子元件
电阻电容这些基础元件通过焊盘固定在PCB上。现在流行表面贴装技术,元件小得像芝麻,贴片机每分钟能贴上千个。插孔元件虽然老旧,但大功率器件还在用。好的PCB设计要考虑元件散热,有些位置得专门留出铜皮散热区。元件密度高的地方,线路比头发丝还细,得用显微镜才能看清。
PCB的质量标准
电子厂检验PCB要看线路是否短路断路,阻焊层有没有气泡,孔壁镀铜够不够厚。国际上有IPC标准规定线宽误差、焊盘大小等细节。军用级PCB要求最严格,连材料纯度都要检测。普通消费电子允许有点小瑕疵,但电源板出问题可能引发火灾,所以测试特别严格。
PCB设计软件
工程师用Altium Designer这类软件画PCB图,能自动检查线路冲突。设计时要考虑电流大小、信号干扰、散热路径,就像规划城市交通网。高手能在有限空间里走出完美线路,新手画的板子可能连元件都塞不下。现在有软件能模拟电路运行效果,不用做实物就能发现问题。
PCB的常见问题
线路腐蚀不全会导致断路,腐蚀过头又可能短路。焊接温度太高会让铜皮起泡,湿度太大会使板材分层。电磁干扰是个头疼问题,有时候得加接地层或屏蔽罩。维修工最怕遇到多层板内层故障,因为从外面根本看不见损坏点。
PCB的环保要求
PCB生产要用到强酸和重金属,废水必须专门处理。欧盟RoHS指令限制铅、汞等有害物质含量,无铅焊锡现在已成主流。废旧电路板回收是门大生意,能提取出金、银等贵金属。有些厂家开始用植物基材做环保PCB,虽然成本高但更易降解。
PCB在电子产品中的作用
手机主板就是高端PCB的典型,指甲盖大的地方集成上百个元件。家电控制板虽然简单,但要耐高温高湿。汽车电子用的PCB要能抗震动,医疗设备的要求更苛刻。就连电子手表里也藏着微型PCB,没有它指针都不会走。
PCB行业的现状
中国是全球PCB生产大国,珠三角聚集着大量电路板厂。小厂主要做低端单面板,大厂能生产20层以上的精密板。这个行业设备投入大,技术更新快,利润越来越薄。现在流行高密度互连板,线距小到0.05毫米,对生产工艺提出新挑战。
PCB的维修技巧
修PCB要先看保险丝和供电线路,再用万用表测关键点电压。焊点虚焊最常见,补焊时烙铁温度要调准确。断线可以用飞线连接,但高频电路不行。遇到烧焦的板子,要先清理碳化部分。多层板维修需要专用设备,普通维修店根本搞不定。
PCB的有趣冷知识
早期PCB真是用印刷方法做的,像印报纸一样滚筒印刷。阿波罗登月舱的计算机用了大量手工焊接的PCB。现在有些PCB故意做成奇形怪状,比如吉他效果器里的圆形电路板。世界上最贵的PCB是航天用的,一块板能买辆豪车。蟑螂爬进电路板导致短路,是维修工最哭笑不得的故障原因之一。
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