印制?路板

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印刷電路板
電子設計自動化 Kicad_Pcbnew3D軟體設計的電路板?面

印刷?路板 ，又? 印制?路板 ， 印刷?路板 ，常用英文?? PCB （Printed circuit board）或 PWB （Printed wire board），是 ?子元件 的支撑?，在這其中有金屬 導體 作?連接?子元器件的線路。

傳統的電路板，採用印刷 蝕刻 阻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱?印刷電路板或印刷線路板。由於電子?品不斷微小化?精細化，目前大多數的電路板都是採用貼附蝕刻阻劑（壓膜或塗佈），經過曝光顯影後，再以蝕刻做出電路板。

pcb [1] （ ?面存??? ，存于 互???案? ）最早使用的是?基覆?印制板。自半??晶?管于20世?50年代出?以?，?印制板的需求量急?上升。特?是集成?路的迅速?展及?泛?用，使?子??的??越?越小，?路布?密度和?度越?越大，?就要求印制板要不?更新。目前印制板的品?已??面板?展到?面板、多?板和?性板；??和?量也已?展到超高密度、微型化和高可?性程度；新的??方法、??用品和制板材料、制板工?不?涌?。

?史 [ ?? ]

有對外接口的電路板，可以?別的系統電路板連結

在印制?路板出?之前，?子元件之?的互?都是依? ?? 直接?接而?成完整的?路。?在，?路 面包板 只是作?有效的??工具而存在，而印刷?路板在 ?子工? 中已?成了占据???治的地位。

20世紀初，人們?了簡化電子機器的製作，減少電子零件間的配線，降低製作成本等優點，於是開始鑽?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 ?緣 的基板上加以金屬導體作配線。而最成功的是1925年， 美國 的 Charles Ducas 在?緣的基板上印刷出線路圖案，再以 電鍍 的方式在??基材上印刷出???路?案，稱? 加成法 。 [1] [2]

直至1936年， ?地利 人 保?·?斯勒 （ 英? ： Paul Eisler ） （Paul Eisler）在 英國 發表箔膜技術 [1] ，他在一? 收音机 ?置?采用了印刷?路板；而在 日本 ， 宮本喜之助 以 噴附配線法 [3] 成功申請專利。 [4] 而兩者中 Charles Ducas、宮本喜之助的做法是只加上所需的配線；而Paul Eisler的方法與現今的印刷電路板最?相似，?在覆盖金?箔的??基板上??性?覆抗??，刻?掉非必要??制??子?路，這類做法稱? 減去法 。 [2] 雖然如此，但因?當時的電子零件發熱量大，兩者的基板也難以配合使用，以致未有正式的實用作，不過也使印刷電路技術更進一步。 [1]

1941年， 美國 在 滑石 上漆上銅膏作配線，以製作 近接信管 。1943年，美?人??技?大量使用于?用收音机?。1947年， 環?樹脂 開始用作製造基板。同時 美國國家標準局 開始?究以印刷電路技術形成 線圈 、 電容器 、 電阻器 等製造技術。1948年，美?正式?可???明用于商?用途。自20世?50年代起，發熱量較低的 電晶體 大量取代 ?空管 的地位，印刷?路版技?才?始被?泛采用，當時以蝕刻箔膜技術?主流 [1] 。1950年，日本使用 ?璃 基板上以 銀漆 作 配線 ；和以 ??樹脂 製的 紙質??基板 （CCL）上以 銅 箔作配線。 [1] 1951年， 聚?亞? 的出現，使 樹脂 的耐熱性再進一步，也製造聚亞醯?基板。 [1] 1953年， Motorola 開發出電鍍貫穿孔法的雙面板。這方法也應用到後期的多層電路板上。 [1] 印刷電路板廣泛被使用10年後的60年代，其技術也日益成熟。而自從Motorola的雙面板問世，多層印刷電路板（Multi-Layer Board，MLB）開始出現，使配線與基板面積比更?提高。

1960年，V. Dahlgreen以印有電路的 金屬 箔膜貼在 熱可塑性 的 塑膠 中，造出軟性印刷電路板。 [1] 1961年，美國的 Hazeltine Corporation （ 英? ： Hazeltine Corporation ） 參考電鍍貫穿孔法，製作出 多層板 。 [1] 1967年，發表增層法之一的「 Plated-up technology 」。 [1] [5] 1969年， FD-R 以聚醯??製造軟性印刷電路板。 [1] 1979年， Pactel （ 英? ： Pactel ） 發表增層法之一的「 Pactel法 」。 [1] 1984年， NTT 開發薄膜回路的「 Copper Polyimide法 」。 [1] 1988年， 西門子公司 開發Microwiring Substrate的增層印刷電路板。 [1]

1990年， IBM 開發「 表面增層線路 」（Surface Laminar Circuit，SLC）的增層印刷電路板。 [1] 1995年， 松下電器 開發 ALIVH 的增層印刷電路板。 [1] 1996年， 東芝 開發 B 2 it 的增層印刷電路板。 [1] 就在?多的增層印刷電路板方案被提出的1990年代末期，增層印刷電路板也正式大量地被實用化。

21世?初前后, ??法MLB和?性印制?路板（Flexible PrintedCircuit，FPC）快速?展，片式元器件小型化以及高密度安?方式，提高了?子?品互?密度。21世?20年代，印制?路板向着高?入/?出（Input/Ouput，I/O）密度、高精?度（窄??/ ?距，Line/Space，L/S）、高集成度不?演?，呈?一?化集成和三?安?的特征。 [2]

製造印刷電路板 [ ?? ]

基材 [ ?? ]

基材普遍是以基板的?緣及?化部分作分類，常見的原料?電木板、 ?璃纖維 板，以及各式的塑膠板。而PCB的製造商普遍會以一種以 ?璃纖維 不織物料 以及 環?樹脂 組成的?緣預浸漬材料（prepreg），再以和銅箔壓製成銅箔基板備用。

而常見的基材及主要成?有：

  • FR-1 ──??棉?，這基材通稱 電木板 （比FR-2較高經濟性）
  • FR-2 ──??棉?，
  • FR-3 ── 棉紙 、 環?樹脂
  • FR-4 ──?璃布（Woven glass）、環?樹脂
  • FR-5 ──?璃布、環?樹脂
  • FR-6 ──毛面?璃、 聚?
  • G-10 ──?璃布、環?樹脂
  • CEM-1 ──棉紙、環?樹脂（阻燃）
  • CEM-2 ──棉紙、環?樹脂（非阻燃）
  • CEM-3 ──?璃布、環?樹脂
  • CEM-4 ──?璃布、環?樹脂
  • CEM-5 ──?璃布、多元?
  • AlN ──?化?
  • SIC ──?化硅

金屬塗層 [ ?? ]

金屬塗層除了有基板上的配線外，也可以是基板線路?電子元件?接的地方。此外，由於不同的金屬价格不同，因此直接影響生?的成本。?外，每種金屬的可?性、接觸性， 電阻 阻?等等不同，這也會直接影響元件的效能。

常用的金屬塗層有：

  • 銅
  • 錫
  • 鉛錫合金（或錫銅合金）
    • ??料，厚度通常在5至25μm，錫含量約在63% [6]
  • 金
    • 一般只會鍍在接口 [6]
  • 銀
    • 一般只會鍍在接口，或以整體也是銀的合金

線路設計 [ ?? ]

印制?路板的??是以 ?路原理? ?藍本，實現電路使用者所需要的功能。印刷?路板的??主要指 版??? ，需要?部?子元件、金???、通孔和外部?接的佈局、 ?磁保? 、 ?耗散 、 串音 等各?因素。?秀的線路設計可以??生?成本，?到良好的?路性能和散?性能。??的版???可以用手工??，但複雜的線路設計一般也需要借助 ?算机?助?? （CAD）??，而著名的設計軟體有 OrCAD 、 Pads （也? PowerPCB ）、 Altium designer （也? Protel ）、 FreePCB 、 CAM350 、 AutoCAD 以及?源?件 KiCad 等。

電路板的基本組成 [ ?? ]

目前的電路板，主要由以下組成

  • 線路與圖面(Pattern):線路是做?原件之間導通的工具，在設計上會?外設計大銅面作?接地及電源層。線路與圖面是同時做出的。
  • 介電層(Dielectric):用來保持線路及各層之間的?緣性，俗稱?基材
  • 孔(Through hole / via):導通孔可使兩層次以上的線路彼此導通，較大的導通孔則做?零件?件用，?外有非導通孔(nPTH)通常用來作?表面??定位，組裝時固定螺絲用
  • 防?油墨(Solder resistant /Solder Mask) :?非全部的銅面都要吃錫上零件，因此非吃錫的區域，會印一層隔?銅面吃錫的物質(通常?環?樹脂)，避免非吃錫的線路間短路。根据不同的工?，分?綠油、?油、?油。
  • ?印（Legend /Marking/Silk screen):此?非必要的??，主要的功能是在電路板上標註各零件的名稱、位置?，方便組裝後維修及辨識用。
  • 表面處理(Surface Finish):由於銅面在一般環境中，?容易?化，導致無法上錫(?錫性不良)，因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫(HASL)，化金(ENIG)，化銀(Immersion Silver)，化錫(Immersion Tin)，有機保?劑(OSP)，方法各有優缺點，統稱?表面處理。

基本製作 [ ?? ]

根據不同的技術可分?消除和增加兩大類過程。

減去法 [ ?? ]

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

  • 絲網印刷 ：把預先設計好的電路圖制成絲網遮?，絲網上不需要的電路部分會被蠟或者不透水的物料覆蓋，然後把絲網遮?放到空白線路板上面，再在絲網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?便會被蝕走，最後把保護劑?理。
  • 感光板：把預先設計好的電路圖制在透光的膠片遮?上（最簡單的做法就是用打印機印出來的投影片），同理應把需要的部?印成不透明的?色，再在空白線路板上塗上感光?料，將預備好的膠片遮?放在電路板上照射?光數分鐘，除去遮?後用顯影劑把電路板上的圖案顯示出來，最後如同用絲網印刷的方法一樣把電路腐蝕。
  • 刻印：利用 銑床 或 雷射彫刻機 直接把空白線路上不需要的部?除去。

加成法 [ ?? ]

加成法 （Additive），現在普遍是在一塊預先鍍上薄銅的基板上，覆蓋光阻劑（D/F)，經紫外光曝光再顯影，把需要的地方露出，然後利用電鍍把線路板上正式線路銅厚增厚到所需要的規格,再鍍上一層抗蝕刻阻劑－金屬薄錫，最後除去光阻劑（這製程稱?去膜），再把光阻劑下的銅箔層蝕刻掉。

半加成法 [ ?? ]

半加成法是在基材??介?表面，首先??一?薄?，然后在其上覆盖抗??，??性遮盖非目??域，之后再利用????一?厚?，最后除去抗??和??掉薄?基?完成?子?路?建。 [2]

多層製作 [ ?? ]

積層法 [ ?? ]

[1] 積層法 是製作多層印刷電路板的方法之一。是在製作內層後才包上外層，再把外層以 減去法 或 加成法 所處理。不斷重複積層法的動作，可以得到再多層的多層印刷電路板則? 順序積層法 。

  1. 內層製作
  2. 積層編成（??合不同的層數的動作）
  3. 積層完成（減去法的外層含金屬箔膜；加成法）
  4. 鑽孔
    • 減去法
      • Panel電鍍法
        1. 全塊PCB電鍍
        2. 在表面要保留的地方加上阻?層（resist，防止被蝕刻）
        3. 蝕刻
        4. 去除阻?層
      • Pattern電鍍法
        1. 在表面 不 要保留的地方加上阻?層
        2. 電鍍所需表面至一定厚度
        3. 去除阻?層
        4. 蝕刻至不需要的金屬箔膜消失
    • 加成法
      1. 令表面粗?化
      • 完全加成法（full-additive）
        1. 在不要導體的地方加上阻?層
        2. 以無電解銅組成線路
      • 部分加成法（semi-additive）
        1. 以無電解銅覆蓋整塊PCB
        2. 在不要導體的地方加上阻?層
        3. 電解鍍銅
        4. 去除阻?層
        5. 蝕刻至原在阻?層下無電解銅消失

增層法 [ ?? ]

增層法 是製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。

ALIVH [ ?? ]

ALIVH（Any Layer Interstitial Via Hole，Any Layer IVA）是 日本 松下電器 開發的增層技術。這是使用 芳香聚醯? （Aramid）纖維布料?基材 [1] 。

  1. 把纖維布料浸在 環?樹脂 成?「?合片」（prepreg）
  2. 雷射 鑽孔
  3. 鑽孔中?滿導電膏
  4. 在外層?上銅箔
  5. 銅箔上以蝕刻的方法製作線路圖案
  6. 把完成第二步驟的半成品?上在銅箔上
  7. 積層編成
  8. 再不停重覆第五至七的步驟，直至完成

B 2 it [ ?? ]

[1]

B 2 it（Buried Bump Interconnection Technology）是 東芝 開發的增層技術。

  1. 先製作一塊雙面板或多層板
  2. 在銅箔上印刷圓錐銀膏
  3. 放?合片在銀膏上，?使銀膏貫穿?合片
  4. 把上一步的?合片?在第一步的板上
  5. 以蝕刻的方法把?合片的銅箔製成線路圖案
  6. 再不停重覆第二至四的步驟，直至完成

注文 [ ?? ]

"FirstPCB" [ 失效連結 ] "Seeed Studio" （ ?面存??? ，存于 互???案? ） "Elecrow" （ ?面存??? ，存于 互???案? ） "Makerfabs" （ ?面存??? ，存于 互???案? ） "PCBONLINE" （ ?面存??? ，存于 互???案? ）

???? [ ?? ]

由于印制?路板的制作?于 ?子?? 制造的后半程，因此被?? ?子工? 的下游??。?乎所有的?子??都需要印制?路板的支援，因此印制?路板是全球?子元件?品中市?占有率最高的?品。目前 日本 、 中?大? 、 臺? 、 西? 和 美? ?主要的印制?路板制造基地。

PCB???件 [ ?? ]

?? [ ?? ]

參考文獻 [ ?? ]

  1. ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 增層、多層印刷電路板技術 ISBN 957-21-3192-3
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Li, Peng; Yu, Junyi; Luo, Suibin; Lai, Zhiqiang; Xiao, Bin; Yu, Shuhui; Sun, Rong. Cu deposition technologies for build-up film substrates towards FC-BGA . SCIENTIA SINICA Chimica. 2023-10-01, 53 (10). ISSN 1674-7224 . doi:10.1360/SSC-2023-0130 （英?） .  
  3. ^ メタリコン法吹着配線方法(特許119384?)
  4. ^ 《4.2 積層?の構造の?要》－[[日本專利局]]（特許?） (PDF) . [ 2008-06-15 ] . （ 原始?容 (PDF) 存?于2011-03-23）.  
  5. ^ R.L. Beadles: Interconnections and Encapsulation, AD 654-630, vol.14 of "Integrated Silicon Device Technology" ASD-IRD-63-316, Research Triangle Institute, 1967, May
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 魏雄。《PowerPCB 5.0.1 印制?路板?????》北京：電子工業出版社，2006年10月，3-4。 ISBN 7-121-03298-8

外部連結 [ ?? ]

各地
??
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