作为“电子产品之母”的PCB板,是整个电子产品产业链中关键的基础性环节。而作为PCB的生产材料,更是基础中的基础,可以说是现代电子工业这座大厦的砂石。PCB板是什么意思? PCB (Printed Circuit Board ) 板就是印制电路板,它是几乎所有的电子产品的“心脏”。PCB板种类繁多。按基材材质的柔软性分,有刚性板、柔性板和刚挠结合板。刚性板里,铜箔的层数又让它变成了单/双层板和多层板。多层板里头,技术工艺的差异又让它化身为HDI板和特殊板等等。 ![]() PCB多层印刷线路板 我们一般称呼已经印刷电子线路但还没将组件组装上的PCB板为空板(blank board)、裸版(bare board)或光板。 PCB电路板怎样组成的? ![]() 常规的板子是由铜箔(铜皮)、pp、绿油组成,其中分为: 线路与图面:线路是做为原件之间导通的工具,在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。 介电层: 介电层是用来保持线路及各层之间的绝缘性,俗称为基材。 导通孔和非导通孔:导通孔可使两层次以上的线路彼此导通,较大的导通孔则做为零件插件用,另外有非导通孔通常用来作为表面贴装定位,组装时固定螺丝用。 防焊油墨 :并非全部的铜面都要吃锡上零件,因此非吃锡的区域,会印一层隔绝铜面吃锡的物质(通常为环氧树脂),避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺,分为绿油、红油、蓝油。 丝印:此为非必要之构成,主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框,方便组装后维修及辨识用。 表面处理:由于铜面在一般环境中,很容易氧化,导致无法上锡(焊锡性不良),因此会在要吃锡的铜面上进行保护。保护的方式有喷锡,化金,化银),化锡,有机保焊剂等,方法各有优缺点,统称为表面处理。 高速高频PCB板是什么? 一般来说,高速高频PCB板是指频率在1GHz以上印刷电路板,这个定义在业界可能不尽相同。高速高频PCB板的各项物理性能、精度、技术参数要求非常高,常用于通信系统、汽车ADAS系统、卫星通信系统、无线电系统等领域。 ![]() 此外,一个设备除了射频系统,还有数字处理与接口部分。受消费者对更快的互联网连接、移动高清视频和物联网等多种需求的驱动,高速高频PCB板也必须支持高速数字数据传输的需求。IoT,5G以及大数据中心等商业应用以及越来越多的个人应用不断刷新对数字通信系统速率的要求。 据统计,高速数字系统的带宽在数据速率的驱动下几乎每三年增加一倍,如下表。 ![]() PCB板和电路板区别是什么? 在电子领域,我们常常听到 “PCB板” 和 “电路板” 这两个术语既有紧密的联系,又存在一些细微却关键的区别。PCB板是电路板的一种,通过在电路板上布置元件、连接导线和导电图案,可以实现多个元件之间的连接和协同工作,从而实现更复杂的电路功能。特別在应用领域上, PCB板则更加专注于高端电子设备领域。 定义不同 首先, PCB板即印刷电路板,它是一种通过特定的印刷工艺,在绝缘基板上形成导电线路和图形,用以实现电子元器件电气连接的部件。PCB板是电子元器件的专属连接与固定载体,它凭借精湛的工艺将错综复杂的电路布局巧妙融入有限空间,助力电子设备实现高度集成与小型化。 而电路板,是一个更为宽泛的统称,它包含了所有具备电路功能的板子,PCB 是其中最具代表性、应用最为广泛的一类。PCB板是电路板家族中的 “主力军”,但并非全部。 制作工艺不同 在制作工艺上,PCB板有着一套严谨且复杂的流程。以常见的多层PCB板为例,它的制作起始于设计环节,之后进入原材料准备阶段,紧接着是一系列精细的工序: 钻孔,利用高精度数控钻床钻出用于连接不同层的微小孔洞,其精度要求极高,误差通常控制在极小范围内; 化学沉铜与电镀铜,让孔壁覆盖上均匀且导电良好的铜层,实现层与层之间的电气连通; 线路成像,通过光刻技术,将设计好的电路图案精准地转移到覆铜板上; 蚀刻,使用化学蚀刻剂去除不需要的铜箔,只留下预定的导电线路。 这一系列步骤环环相扣,每一个环节的质量把控都关乎最终PCB板的性能优劣。 相比之下,电路板的制作工艺范畴更广。除了上述PCB板的典型工艺外,还有一些简易的电路板制作方法,但其精度、可靠性与大规模工业化生产的PCB板不可同日而语。 应用场景不同 从应用场景来看,PCB板凭借其高精度、高稳定性以及良好的电气性能,几乎占据了电子设备的核心位置,成爲不可或缺的关键部件。以智能手机为例,PCB板通过多层设计,巧妙地将处理器、内存、摄像头模块、通信模块等众多元器件在狭小内部空间紧密连接,实现高速的数据传输与复杂的功能协同,保障手机轻薄便携的同时性能强劲。 而电路板的应用范围则更加宽泛,涵盖了从简易电子玩具、家电遥控器等简单消费电子产品,到工业自动化生产线的控制器、大型电力设备的控制单元等复杂工业领域。在简易电子玩具中,一块简单的单层电路板,通过几个基本的电子元器件连接,就能实现发光、发声等基础功能,满足儿童玩耍的乐趣。 高速高频PCB板有哪些重要的参数? 高速高频PCB板与普通的PCB板的生产工艺基本相同,实现高频高速的关键点在于原材料的属性,即原材料的特性参数。高速高频PCB板的主要材料是高频高速覆铜板,其核心要求是要有低的介电常数(Dk)和低的介电损耗因子(Df)。除了保证较低的Dk和Df,Dk参数的一致性也是衡量高速高频PCB板质量好坏的重要因素之一。另外,还有一个重要的参数就是PCB板的阻抗特性以及其它的一些物理特性。 高频高速PDB板基材介电常数(Dk)一定得小而稳定,一般来说是越小越好,信号的传送速率与材料介电常数的平方根成反比,高介电常数容易造成信号传输延误。 高频高速PCB板基板材料介质损耗(Df)必须小,这主要影响到信号传送的品质,介质损耗越小使信号损耗也越小。 高频高速PCB板的阻抗——其实是指电阻和对电抗的参数,阻抗控制是我们做高速设计最基本的原则,因为PCB线路要考虑接插安装电子元件,接插后考虑导电性能和信号传输性能等问题,所以必然要求阻抗越低越好,一般各大板厂在PCB加工时都会保证一定程度内的阻抗误差。 高频高速PCB板基材吸水性要低,吸水性高就会在受潮时造成介电常数与介质损耗。 高速高频PCB板及材料的参数怎么测? 高频高速PCB的生产工艺与普通的PCB的生产工艺基本相同,它的特性参数主要取决于PCB材料的特性参数。因此要生产出符合要求的高速高频PCB板,除了采用相应的工艺外,更重要的是一定要使用合适的PCB的合成材料。因此作为PCB的制造商,研发设计人员首先要对PCB的材料进行测试,确认特性参数;在制作样板之前,通过设计仿真软件对高速高频PCB板进行建模,对特性参数进行拟合,从而生成PCB的样板,然后对样板进行验证测试,并不断的迭代,达到要求后,才进行量产。在量产的过程中,根据需要采用抽检或全检的方式对高速高频PCB板进行测试。 ![]() 高频高速PCB制作过程中的测试环节 作为PCB材料的提供商,需要了解自己的材料的特性,制作所提供材料的特性参数规范给客户,以确认是否能满足客户PCB特性的要求。因此自身需要对原材料进行测试,这些材料包括各种波纤布材料和各种树脂材料或合成后的覆铜板等。 ![]() 高频高速PCB制作过程中的测试 高速高频PCB板材料的Dk/Df测试 为了满足不同应用的信号完整性的要求,除了需要对材料本身的介电常数Dk和介电损耗Df进行分析,以实现有效高速高频PCB板设计外,还需要对PCB进行S参数和TDR阻抗等测试,这里涉及到很多的技术细节,如仪器校准,夹具提取去嵌(AFR)和传输线仿真测试等。请关注文章后面的推荐阅读。 是德科技(Keysight)作为PCB及材料测试的领先厂商,与我们的合作伙伴一起,已经为中国的PCB原材料供应商、层压材料供应商、制造商和系统制造商提供了基于矢量网络分析仪,材料测试软件及相应的测试夹具组成的各种方案,包括传输线仿真、阻抗测量、Delta-L 损耗测试以及 Dk/Df 参数提取(Dk = 介电常数和 Df = 损耗因子),如下图所示,应一些客户的要求,一些新的测试方案和工具也正在开发之中。 ![]() 高速高频PCB板的一些主要参数怎么测?如何最大化提高印刷电路板设计生产效率?请参考应用指南: 如何最大化提高印刷电路板设计生产效率? |