PCB工艺知识

印刷电路板入门（新手学习）

表面贴装技术（surface mounted technology）

使用表面黏贴式封装（surface mounted technology，smt）的零件，接脚是焊在与零件同一面。这种技术不用为每个接脚的焊接，而都在pcb上钻

洞。 

表面黏贴式的零件，甚至还能在两面都焊上。 

（表面黏着式的零件焊在pcb上的同一面。）

smt也比tht的零件要小。和使用tht零件的pcb比起来，使用smt技术的pcb板上零件要密集很多。smt封装零件也比tht的要便宜。所以现今的pcb上

大部分都是smt，自然不足为奇。 

因为焊点和零件的接脚非常的小，要用人工焊接实在非常难。不过如果考虑到目前的组装都是全自动的话，这个问题只会出现在修复零件的时候

吧。 

设计流程 

在pcb的设计中，其实在正式布线前，还要经过很漫长的步骤，以下就是主要设计的流程： 

系统规格 

首先要先规划出该电子设备的各项系统规格。包含了系统功能，成本限制，大小，运作情形等等。 

系统功能区块图 

接下来必须要制作出系统的功能方块图。方块间的关系也必须要标示出来。 

将系统分割几个pcb 

将系统分割数个pcb的话，不仅在尺寸上可以缩小，也可以让系统具有升级与交换零件的能力。系统功能方块图就提供了我们分割的依据。像是计

算机就可以分成主机板、显示卡、声卡、软盘驱动器和电源等等。 

决定使用封装方法，和各pcb的大小 

当各pcb使用的技术和电路数量都决定好了，接下来就是决定板子的大小了。如果设计的过大，那么封装技术就要改变，或是重新作分割的动作。

在选择技术时，也要将线路图的品质与速度都考量进去。

绘出所有pcb的电路概图 

概图中要表示出各零件间的相互连接细节。所有系统中的pcb都必须要描出来，现今大多采用cad（计算机辅助设计，computer aided design）的

方式。下面就是使用circuitmakertm设计的范例。 

pcb的电路概图 

初步设计的仿真运作 

为了确保设计出来的电路图可以正常运作，这必须先用计算机软件来仿真一次。这类软件可以读取设计图，并且用许多方式显示电路运作的情况。

这比起实际做出一块样本pcb，然后用手动测量要来的有效率多了。

将零件放上pcb ：

零件放置的方式，是根据它们之间如何相连来决定的。它们必须以最有效率的方式与路径相连接。所谓有效率的布线，就是牵线越短并且通过层数

越少（这也同时减少导孔的数目）越好，不过在真正布线时，我们会再提到这个问题。下面是总线在pcb上布线的样子。为了让各零件都能够拥有

完美的配线，放置的位置是很重要的。 

导线构成的总线 

测试布线可能性，与高速下的正确运作 

现今的部份计算机软件，可以检查各零件摆设的位置是否可以正确连接，或是检查在高速运作下，这样是否可以正确运作。这项步骤称为安排零

件，不过我们不会太深入研究这些。如果电路设计有问题，在实地导出线路前，还可以重新安排零件的位置。 

导出pcb上线路 

在概图中的连接，现在将会实地作成布线的样子。这项步骤通常都是全自动的，不过一般来说还是需要手动更改某些部份。下面是2层板的导线模

板。红色和蓝色的线条，分别代表pcb的零件层与焊接层。白色的文字与四方形代表的是网版印刷面的各项标示。红色的点和圆圈代表钻洞与导

孔。最右方我们可以看到pcb上的焊接面有金手指。这个pcb的最终构图通常称为工作底片（artwork）。 

使用cad软件作pcb导线设计 

每一次的设计，都必须要符合一套规定，像是线路间的最小保留空隙，最小线路宽度，和其它类似的实际限制等。这些规定依照电路的速度，传送

信号的强弱，电路对耗电与噪声的敏感度，以及材质品质与制造设备等因素而有不同。如果电流强度上升，那导线的粗细也必须要增加。为了减少

pcb的成本，在减少层数的同时，也必须要注意这些规定是否仍旧符合。如果需要超过2层的构造的话，那么通常会使用到电源层以及地线层，来避

免信号层上的传送信号受到影响，并且可以当作信号层的防护罩。

导线后电路测试 

为了确定线路在导线后能够正常运作，它必须要通过最后检测。这项检测也可以检查是否有不正确的连接，并且所有联机都照着概图走。 

建立制作档案 

因为目前有许多设计pcb的cad工具，制造厂商必须有符合标准的档案，才能制造板子。标准规格有好几种，不过最常用的是gerber files规格。一

组gerber files包括各信号、电源以及地线层的平面图，阻焊层与网板印刷面的平面图，以及钻孔与取放等指定档案。 

电磁兼容问题 

没有照emc（电磁兼容）规格设计的电子设备，很可能会散发出电磁能量，并且干扰附近的电器。emc对电磁干扰（emi），电磁场（emf）和射频干

扰（rfi）等都规定了最大的限制。这项规定可以确保该电器与附近其它电器的正常运作。emc对一项设备，散射或传导到另一设备的能量有严格的

限制，并且设计时要减少对外来emf、emi、rfi等的磁化率。换言之，这项规定的目的就是要防止电磁能量进入或由装置散发出。这其实是一项很

难解决的问题，一般大多会使用电源和地线层，或是将pcb放进金属盒子当中以解决这些问题。电源和地线层可以防止信号层受干扰，金属盒的效

用也差不多。对这些问题我们就不过于深入了。 

电路的最大速度得看如何照emc规定做了。内部的emi，像是导体间的电流耗损，会随着频率上升而增强。如果两者之间的的电流差距过大，那么一

定要拉长两者间的距离。这也告诉我们如何避免高压，以及让电路的电流消耗降到最低。布线的延迟率也很重要，所以长度自然越短越好。所以布

线良好的小pcb，会比大pcb更适合在高速下运作。 

制造流程 

pcb的制造过程由玻璃环氧树脂（glass epoxy）或类似材质制成的「基板」开始。 

影像（成形／导线制作） 

制作的第一步是建立出零件间联机的布线。我们采用负片转印（subtractive transfer）方式将工作底片表现在金属导体上。这项技巧是将整个表

面铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给消除。追加式转印（additive pattern transfer）是另一种比较少人使用的方式，这是只在需要的

地方敷上铜线的方法，不过我们在这里就不多谈了。 

如果制作的是双面板，那么pcb的基板两面都会铺上铜箔，如果制作的是多层板，接下来的步骤则会将这些板子黏在一起。 

接下来的流程图，介绍了导线如何焊在基板上。