印刷电路板

印刷电路板，又称印制电路板，印刷线路板，常用英文缩写PCB（Printed circuit board）或PWB（Printed wire board），是电子元件的支撑体，在这其中有金属导体作为连接电子元器件的线路。传统的电路板，采用印刷蚀刻阻剂的工法，做出电路的线路及图面，因此被称为印刷电路板或印刷线路板。由于电子产品不断微小化跟精细化，目前大多数的电路板都是采用贴附蚀刻阻剂（压膜或涂布），经过曝光显影后，再以蚀刻做出电路板。在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。现在，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在，而印刷电路板在电子工业中已经成了占据绝对统治的地位。20世纪初，人们为了简化电子机器的制作，减少电子零件间的配线，降低制作成本等优点，于是开始钻研以印刷的方式取代配线的方法。三十年间，不断有工程师提出在绝缘的基板上加以金属导体作配线。而最成功的是1925年，美国的 Charles Ducas 在绝缘的基板上印刷出线路图案，再以电镀的方式，成功建立导体作配线。直至1936年，奥地利人保罗·爱斯勒（英语：Paul Eisler）在英国发表箔膜技术，他在一个收音机装置内采用了印刷电路板；而在日本，宫本喜之助以喷附配线法成功申请专利。而两者中 Paul Eisler 的方法与现今的印刷电路板最为相似，这类做法称为减去法，是把不需要的金属除去；而 Charles Ducas、宫本喜之助的做法是只加上所需的配线，称为加成法。虽然如此，但因为当时的电子零件发热量大，两者的基板也难以配合使用，以致未有正式的实用作，不过也使印刷电路技术更进一步。1941年，美国在滑石上漆上铜膏作配线，以制作近接信管。 1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。 1947年，环氧树脂开始用作制造基板。同时NBS开始研究以印刷电路技术形成线圈、电容器、电阻器等制造技术。 1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。 自20世纪50年代起，发热量较低的晶体管大量取代真空管的地位，印刷电路版技术才开始被广泛采用。而当时以蚀刻箔膜技术为主流。 1950年，日本使用玻璃基板上以银漆作配线；和以酚醛树脂(phenolic resins)制的纸质酚醛基板（CCL）上以铜箔作配线。 1951年，聚酰亚胺的出现，使树脂的耐热性再进一步，也制造聚亚酰胺基板。 1953年，Motorola开发出电镀贯穿孔法的双面板。这方法也应用到后期的多层电路板上。 印刷电路板广泛被使用10年后的60年代，其技术也日益成熟。而自从Motorola的双面板问世，多层印刷电路板开始出现，使配线与基板面积之比更为提高。1960年，V. Dahlgreen以印有电路的金属箔膜贴在热可塑性的塑胶中，造出软性印刷电路板。 1961年，美国的Hazeltine Corporation（英语：Hazeltine Corporation）参考电镀贯穿孔法，制作出多层板。 1967年，发表增层法之一的“Plated-up technology”。 1969年，FD-R以聚酰亚胺制造软性印刷电路板。 1979年，Pactel（英语：Pactel）发表增层法之一的“Pactel法”。 1984年，NTT开发薄膜回路的“Copper Polyimide法”。 1988年，西门子公司开发Microwiring Substrate的增层印刷电路板。1990年，IBM开发“表面增层线路”（Surface Laminar Circuit，SLC）的增层印刷电路板。 1995年，松下电器开发ALIVH的增层印刷电路板。 1996年，东芝开发B2it的增层印刷电路板。 就在众多的增层印刷电路板方案被提出的1990年代末期，增层印刷电路板也正式大量地被实用化，直至现在。基材普遍是以基板的绝缘及强化部分作分类，常见的原料为电木板、玻璃纤维板，以及各式的塑胶板。而PCB的制造商普遍会以一种以玻璃纤维不织物料以及环氧树脂树脂组成的绝缘预浸渍材料（prepreg），再以和铜箔压制成铜箔基板备用。而常见的基材及主要成分有：金属涂层除了有基板上的配线外，也可以是基板线路跟电子元件焊接的地方。此外，由于不同的金属价格不同，因此直接影响生产的成本。另外，每种金属的可焊性、接触性，电阻阻值等等不同，这也会直接影响元件的效能。常用的金属涂层有：印制电路板的设计是以电路原理图为蓝本，实现电路使用者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要内部电子元件、金属连线、通孔和外部链接的布局、电磁保护、热耗散、串音等各种因素。优秀的线路设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，但复杂的线路设计一般也需要借助计算机辅助设计（CAD）实现，而著名的设计软件有OrCAD、Pads （也即PowerPCB）、Altium designer（也即Protel）、FreePCB、CAM350、AutoCAD以及开源软件KiCad等。目前的电路板，主要由以下组成根据不同的技术可分为消除和增加两大类过程。减去法（Subtractive），是利用化学品或机械将空白的电路板（即铺有完整一块的金属箔的电路板）上不需要的地方除去，余下的地方便是所需要的电路。加成法（Additive），现在普遍是在一块预先镀上薄铜的基板上，覆盖光阻剂（D/F)，经紫外光曝光再显影，把需要的地方露出，然后利用电镀把线路板上正式线路铜厚增厚到所需要的规格,再镀上一层抗蚀刻阻剂－金属薄锡，最后除去光阻剂（这制程称为去膜），再把光阻剂下的铜箔层蚀刻掉。积层法是制作多层印刷电路板的方法之一。是在制作内层后才包上外层，再把外层以减去法或加成法所处理。不断重复积层法的动作，可以得到再多层的多层印刷电路板则为顺序积层法。增层法是制作多层印刷电路板的方法之一，顾名思义是把印刷电路板一层一层的加上。每加上一层就处理至所需的形状。ALIVH（Any Layer Interstitial Via Hole，Any Layer IVA）是日本松下电器开发的增层技术。这是使用芳香聚酰胺（Aramid）纤维布料为基材。B2it（Buried Bump Interconnection Technology）是东芝开发的增层技术。"FirstPCB" "Seeed Studio" "Elecrow" "Makerfabs"由于印制电路板的制作处于电子设备制造的后半程，因此被称为电子工业的下游产业。几乎所有的电子设备都需要印制电路板的支援，因此印制电路板是全球电子元件产品中市场占有率最高的产品。目前日本、中国大陆、台湾、西欧和美国为主要的印制电路板制造基地。