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探究多层电路板的奥秘
- 2019-05-28 -

iPhone7准备问世了,所有人都在关注Phone7绚丽的曲面屏,酷爽的3D触控技术动作,令人期待的防水功能和无线充电技术,其黑科技之多让人们多么期待,但是这些探讨都是比较表面的,让我们透过这些炫酷的表象功能去分析一下它的本质,比如,它非常关键的“骨架”——电路主板,学名PCB。

PCB( Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为"印刷"电路板。在PCB出现之前,电子元器件之间的连接是依靠电线直接连接完成的;而如今,电线连接法仅在实验室试验时使用,PCB在电子工业中已占据了jue对控制的地位。    

讲历史,PCB的前世今生    

20世纪初至20世纪40年代末,是PCB基板材料业发展的萌芽阶段。它的发展特点主要表现在:此时期基板材料用的树脂、增强材料以及绝缘基板大量涌现,技术上得到初步的探索。这些都为印制电路板用zui典型的基板材料——覆铜板的问世与发展,创造了必要的条件。另一方面,以金属箔蚀刻法(减成法)制造电路为主流的PCB制造技术,得到了zui初的确立和发展。它为覆铜板在结构组成、特性条件的确定上,起到了决定性的作用。    

PCB的发展历史可追溯至20世纪早期。1936年,奥地利人保罗·爱斯勒(PaulEisler)在收音机里应用了PCB,初次将PCB投入实用;1943年,美国将该技术广泛应用于军用收音机;1948年,美国正式认可该发明能够用于商业用途。由此自20世纪50年代中期起,PCB开始被广泛运用,随后进入快速发展期。 

随着PCB愈来愈复杂,设计人员在使用开发工具设计PCB时,对于各个板层的定义和用途容易产生混淆。我们硬件开发人员自行绘制PCB时,容易因为不熟悉PCB各板层的用途从而导致生产上不必要的误会。为了避免这一情况的发生,在这里以AltiumDesignerSummer09为例对PCB各板层进行分类介绍。    

PCB各层间区别

信号层(SignalLayers)    

AltiumDesignerzui多可提供32个信号层,包括顶层(TopLayer)、底层(BottomLayer)和中间层(Mid-Layer)。各层之间可通过通孔(Via)、盲孔(BlindVia)和埋孔(BuriedVia)实现互相连接。 

1、顶层信号层(TopLayer)    

也称元件层,主要用来放置元器件,对于双层板和多层板可以用来布置导线或覆铜。    

2、底层信号层(BottomLayer)    

也称焊接层,主要用于布线及焊接,对于双层板和多层板可以用来放置元器件。    

3、中间信号层(Mid-Layers)    

zui多可有30层,在多层板中用于布置信号线,这里不包括电源线和地线。    

内部电源层(InternalPlanes)    

通常简称为内电层,仅在多层板中出现,PCB板层数一般是指信号层和内电层相加的总和数。与信号层相同,内电层与内电层之间、内电层与信号层之间可通过通孔、盲孔和埋孔实现互相连接。

丝印层(SilkscreenLayers)    

一块PCB板zui多可以有2个丝印层,分别是顶层丝印层(TopOverlay)和底层丝印层(BottomOverlay),一般为白色,主要用于放置印制信息,如元器件的轮廓和标注,各种注释字符等,方便PCB的元器件焊接和电路检查。    

1、顶层丝印层(TopOverlay)    

用于标注元器件的投影轮廓、元器件的标号、标称值或型号以及各种注释字符。    

2、底层丝印层(BottomOverlay)    

与顶层丝印层相同,若所有标注在顶层丝印层都已经包含,底层丝印层可关闭。    

机械层(MechanicalLayers)    

机械层,一般用于放置有关制板和装配方法的指示性信息,如PCB的外形尺寸、尺寸标记、数据资料、过孔信息、装配说明等信息。这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同,下面举例说明我们的常用方法。    

Mechanical1:一般用来绘制PCB的边框,作为其机械外形,故也称为外形层;    

Mechanical2:我们用来放置PCB加工工艺要求表格,包括尺寸、板材、板层等信息;    

Mechanical13&Mechanical15:ETM库中大多数元器件的本体尺寸信息,包括元器件的三维模型;为了页面的简洁,该层默认未显示;    

Mechanical16:ETM库中大多数元器件的占位面积信息,在项目早期可用来估算PCB尺寸;为了页面的简洁,该层默认未显示,而且颜色为黑色。    

遮蔽层(MaskLayers)    

AltiumDesigner提供了阻焊层(SolderMask)和锡膏层(PasteMask)两种类型的遮蔽层(MaskLayers),在其中分别有顶层和底层两层。    

综述PCB的发展:    

印制板从单层发展到双面、多层和挠性,并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展,不断缩小体积、减少成本、提高性能,使得印制板在未来电子设备的发展工程中,仍然保持着强大的生命力。    

综述国内外对未来印制板生产制造技术发展动向的论述基本是一致的,即向高密度,高精度,细孔径,细导线,细间距,高可靠,多层化,高速传输,轻量,薄型方向发展,在生产上同时向提高生产率,降低成本,减少污染,适应多品种、小批量生产方向发展。印制电路的技术发展水平,一般以印制板上的线宽,孔径,板厚/孔径比值为代表。

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