一期一會(huì) | 什么是印刷電路板（PCB）？

Ansys中國(guó)

2025年12月31日 13:25

寫(xiě)在前面

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印刷電路板（PCB）是一種用于固定和連接電路組件的機(jī)械基板。幾乎所有現(xiàn)代消費(fèi)電子設(shè)備和配件，包括手機(jī)、平板電腦、智能手表、無(wú)線充電器和電源等，都要用到PCB。這些多材料、多層板構(gòu)成了印刷電路板組裝（PCBA）的穩(wěn)定基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)引導(dǎo)有源組件和無(wú)源組件之間的電流。

PCB的底層通常由堅(jiān)固的非導(dǎo)電材料組合而成，這些材料具有絕緣性、防水性和溫度穩(wěn)定性。常見(jiàn)的PCB材料包括FR4、金屬和聚酰亞胺（PI）。在選擇PCB材料時(shí)，成本節(jié)省、功能性（如熱膨脹）和環(huán)保性等都是需要考慮的因素。

在PCB的底層上蝕刻著將信號(hào)從一點(diǎn)傳輸?shù)搅硪稽c(diǎn)的路徑。這些薄體被稱為“跡線”，通常由銅制成，銅是一種高導(dǎo)電性材料，其中電子在組件間移動(dòng)時(shí)電阻很小。

PCB類型

不同類型的PCB具有不同的性能品質(zhì)，并且通常根據(jù)所用基板的延展性進(jìn)行分類。這些基板可以是剛性、柔性或剛?cè)峤Y(jié)合型的。

除了這三種主要類型之外，PCB還可以根據(jù)其它標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，例如組件布局（單面或雙面PCB）、材料（金屬芯或陶瓷PCB）、連接密度（高密度互連和超高密度互連PCB）或?qū)訑?shù)（16層PCB）。

按行業(yè)劃分的PCB應(yīng)用

如果一款產(chǎn)品有接通開(kāi)關(guān)，那么其很可能具有PCB。PCB幾乎被用于所有電子設(shè)備，其應(yīng)用范圍涵蓋各行業(yè)和各類設(shè)備。

高科技：定制PCB助力高度復(fù)雜、快速發(fā)展的高科技行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，包括5G基礎(chǔ)設(shè)施和高速數(shù)據(jù)處理。由于該行業(yè)處于設(shè)備開(kāi)發(fā)的前沿，此類電路板會(huì)具有高層數(shù)并使用獨(dú)特的材料。
航空航天與國(guó)防：在此類應(yīng)用中，可靠性至關(guān)重要，因?yàn)樵O(shè)備通常位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，并可能面臨極端環(huán)境因素（如溫度、振動(dòng)或沖擊）。在該行業(yè)中，PCB可用于衛(wèi)星和飛機(jī)的傳感器、電源和導(dǎo)航系統(tǒng)。
汽車(chē)：雖然PCB可被用于所有現(xiàn)代汽車(chē)的抬頭顯示器、安全氣囊、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)等應(yīng)用，但其在電動(dòng)汽車(chē)中發(fā)揮著尤為關(guān)鍵的作用，因?yàn)樗鼈児芾碇姍C(jī)的運(yùn)行和電力輸送。
能源：PCB對(duì)于電力的產(chǎn)生、收集和分配至關(guān)重要。其可靠性不僅可保持能源的正常運(yùn)行，而且還可促進(jìn)電源網(wǎng)格與控制器、儲(chǔ)能和系統(tǒng)監(jiān)控之間的通信。
工業(yè)：工業(yè)應(yīng)用中使用的自動(dòng)化設(shè)備依靠PCB來(lái)應(yīng)對(duì)高壓電流、機(jī)械振動(dòng)和極端溫度等惡劣條件。此外，其還可用于制造鉆頭和壓力機(jī)、測(cè)量設(shè)備和高速視頻采集。

PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

早期的電路板設(shè)計(jì)依賴于通孔結(jié)構(gòu)，隨后是表面貼裝技術(shù)（SMT）。幾十年來(lái)，設(shè)計(jì)都由手工繪制而成，這使得制造速度緩慢且成本高昂。計(jì)算機(jī)的引入使得整個(gè)設(shè)計(jì)流程發(fā)生了變化，不僅加速了生產(chǎn)，還提高了產(chǎn)品的一致性和功能。如今，制造商使用仿真軟件進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，以便在開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行建模、分析和驗(yàn)證。

PCB設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)包括尺寸限制、熱因素、電遷移、機(jī)械集成和電源效率。這些復(fù)雜性要求設(shè)計(jì)人員與不同領(lǐng)域的專家合作，以確保在整個(gè)流程中解決電氣、結(jié)構(gòu)和熱工程方面的問(wèn)題。

PCB設(shè)計(jì)流程：

原理圖創(chuàng)建：設(shè)計(jì)人員使用電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ECAD）軟件繪制PCB的2D藍(lán)圖，以確定PCB組件、組件布局及其連接方式。
材料選擇：設(shè)計(jì)人員根據(jù)最終裝配的需求，選擇用于電路板上的材料。材料選擇包括FR-4、聚酰亞胺層壓材料、復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂材料（CEM）、液晶聚合物等。
設(shè)計(jì)審核：在生產(chǎn)之前，仿真軟件被用于測(cè)試和驗(yàn)證電路板在各種情況下的性能。這些測(cè)試可確保組件布置滿足所有要求。

PCB是如何制造的？

上述流程完成后，就可以開(kāi)始制造電路板了。PCB制造是一個(gè)包含許多關(guān)鍵階段的多階段流程，其中，關(guān)鍵步驟包括打印、蝕刻、壓板、鉆孔、絲印和掩膜。

首先，將PCB原理圖打印在覆銅基板上。
然后，在蝕刻過(guò)程中去除多余的銅，以顯示電路的跡線和焊盤(pán)。
接下來(lái)，使用高溫將交替的材料層壓在一起，并在電路板上鉆出安裝孔、通孔引腳和過(guò)孔。
之后添加絲印層，將極性、連接器名稱和公司徽標(biāo)等信息標(biāo)記在表面上。
最后，涂上一層阻焊劑以防止氧化和焊橋的形成。

PCB的未來(lái)

作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的支柱，PCB將隨著其所支持的設(shè)備和機(jī)器的不斷小型化、靈活化和功能強(qiáng)化而繼續(xù)發(fā)展。微型化以及透明和可拉伸的材料，將使PCB能夠以多種有趣的方式與電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)相輔相成。隨著電氣化推動(dòng)汽車(chē)和航空航天領(lǐng)域的創(chuàng)新，PCB將在確定清潔能源如何為通信和導(dǎo)航等系統(tǒng)提供動(dòng)力方面發(fā)揮重要作用。