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从“0”开始入门PCB之（1）--PCB的结构与制作工艺

article 2025/3/4 4:28:15

PCB的结构

我们先以双层板开始讲解！

📚 双层PCB板的材料主要有这几部分：

底板材料
- 💡 底板是PCB的基础，就像盖房子的地基一样。
- 🌟 常用的底板材料是FR-4，它是一种玻璃纤维和环氧树脂混合的材料，结实、耐热，还不会轻易导电，性价比很高，是用得最多的材料。
- 🔥 如果需要更好的散热效果，比如用在LED灯上，可能会用到铝基板，因为它能快速把热量散掉。
绝缘材料
- 🔒 双层板中间需要绝缘材料来防止两层电路短路。
- 🎯 这个材料叫PP（半固化片），它是一种半固化的树脂和玻璃纤维混合物，能把两层板粘在一起，同时保证它们之间不会导电。
导电层材料
- ⚡ 导电层就是用来传输电流的，通常是铜箔。
- 📏 铜箔很薄，但导电性非常好。它的厚度可以根据需求选择，比如1盎司（oz）的铜箔比较厚，适合大电流；半盎司（1/2 oz）的铜箔就比较薄，适合普通电路。
表面保护材料
- 🛡️ 阻焊层：就是一层绿色（或红色、黑色）的油墨，用来保护铜箔，防止它被氧化生锈，同时防止焊接时焊锡流到不该去的地方。
- ✏️ 丝印层：是白色油墨，用来在PCB板上印一些文字或符号，比如元件的位置、型号等，方便组装和维修。
其他材料
- 💎 有些高端的PCB板表面会镀一层金，这样可以提高导电性，还能防止铜被腐蚀，但成本会比较高。

PCB的加工工艺

PCB（印刷电路板）的加工工艺听起来很复杂，但其实就像是在一块板子上“画”出电子元件的“家”和它们之间的“道路”，让电流可以按照设计好的路线流动。下面我用通俗易懂的方式给你讲讲整个过程：

🛠️ 原料：覆铜板 想象一下，你有一块很硬的板子，比如一块木板，但它不是普通的木板，而是用玻璃纤维和树脂做成的，表面还贴了一层薄薄的铜。这块板子就叫覆铜板，是制造PCB的基础材料。铜层就像一张光溜溜的纸，我们会在上面“画”电路。

🎨 PCB设计 在开始“画”之前，工程师会用电脑软件设计电路板的图案，这个过程有点像用Photoshop画画，但画的不是风景，而是电路。他们会决定哪些地方要连接，哪些地方要断开，元件放在哪里，线路怎么走。设计完成后，会把图案转换成特殊的文件格式，用来指导后续的加工。

🕳️ 钻孔电路板上有很多小孔，这些孔的作用是让不同层之间的电路可以连接起来（多层板）或者安装元件（单层板）。钻孔的时候，会用很细的钻头在覆铜板上钻出一个个小孔，就像在木板上打洞一样，只不过这个孔要非常精确，不能有偏差。

📸 显影显影这一步有点像照相馆里的冲印照片。工程师会把设计好的电路图案通过一种特殊的工艺（比如光刻技术）转移到覆铜板上。首先，会在铜板表面涂上一层感光材料，然后把设计图案用紫外线“印”在感光材料上。经过显影后，图案就会清晰地显示出来，而不需要的部分会被冲洗掉。

⚠️ 蚀刻（灼刻） 这一步是把不需要的铜去掉，只留下设计好的电路图案。想象一下，你有一张画了图案的纸，现在要把没有图案的部分挖掉。蚀刻液（一种化学药水）会把没有被保护的铜溶解掉，而图案部分因为被感光材料保护，所以不会被溶解。最后，铜板上就只剩下我们需要的电路线路了。

🛡️ 阻焊涂层 电路板上有很多地方是不需要焊接元件的，这些地方会被涂上一层特殊的材料，叫阻焊涂层。这层材料的作用是防止焊锡流到不该焊接的地方，就像给电路板穿上了一件“防护服”，只有焊盘（需要焊接元件的地方）会露出铜来。

📍 保留焊盘 焊盘是电路板上用来焊接元件的地方，这些地方不会被阻焊涂层覆盖。在涂阻焊涂层的时候，会用特殊的工艺把焊盘的位置空出来，这样焊接的时候就可以顺利地把元件焊上去。

🖨️ 印制丝印 丝印就是给电路板印上文字和符号，比如元件的编号、公司标志、生产日期等。这一步有点像在T恤上印图案，通过丝网印刷的方式把油墨印在电路板上，方便后续的组装和维修。

✨ 可选工艺：焊盘和接口处理 表面处理：焊盘表面可能会进行特殊的处理，比如镀金、镀银或者镀锡，这样可以让焊锡更容易附着，提高焊接的质量和可靠性。比如，手机里的小芯片焊盘通常会镀金，因为金不会氧化，焊接效果更好。 接口处理：如果电路板上有接口（比如USB接口、耳机插孔等），这些接口的金属部分也会进行特殊处理，比如增加硬度或者防氧化处理，确保接口的耐用性。

🌈 总结一下 整个PCB加工过程就像是在一块覆铜板上“画”电路，然后通过一系列复杂的工艺，把不需要的部分去掉，把需要的部分保护好，最后加上一些标识和保护措施。这样，一块完整的电路板就诞生了，它可以用来安装电子元件，让电流按照设计好的路线流动，实现各种神奇的功能。

层数更多的PCB——四层板是啥结构？

想象一下，单层PCB就像一张纸，电路只能画在正面；双层板是正反两面都能画，中间用“楼梯”（通孔）连接。但如果是更复杂的电路（比如手机主板），两层不够用，这时候就得上四层板了！

四层板结构（像夹心饼干🍪）：

表层（Top Layer）：画主要的电路和焊盘，用来插元件（比如芯片、电阻）。
中间层1（内电层）：通常用来当“电源专用道”，比如给全板供电的+5V线路，或者整片铜皮当“地线”（Ground）。
中间层2（内电层）：可能再分一个电源层，或者当另一组信号线的走线层。
底层（Bottom Layer）：另一面的电路，可能放次要线路，或者和表层配合走线。

👉 为啥要四层？

防干扰：电源和地线单独一层，就像给电路包了个“保护罩”，减少信号互相干扰。
布线更自由：复杂线路不用挤在两层里绕来绕去，中间层也能偷偷走线。
散热好：大块铜皮的电源/地层能帮忙散热，避免板子过热。

👇 【PCB上的“孔”分几种？】 PCB上的孔可不止是“打洞”那么简单，按功能和位置分三大类：

通孔（Through Hole）
- 贯穿整个板子：从顶层钻到底层，像一根“金属吸管”插进去，内壁镀铜导电。
- 干啥用?
  - 连接不同层的电路（比如表层信号线→底层地线）。
  - 插传统元件（比如老式电容、电阻的引脚穿过去焊接）。
盲孔（Blind Via）
- 只钻一半：比如从表层钻到中间层1，但不穿透底层，像“半截楼梯”。
  
  干啥用?
  - 节省空间！不用在不需要的地方打穿整个板子。
  - 高频信号专用通道（减少路径长度，信号跑更快）。
埋孔（Buried Via）
- 藏在板子内部：连接中间层1和中间层2，但表层和底层完全看不到，像“秘密通道”。
  
  干啥用?
  - 超级省空间，适合超多层板（比如8层、10层）。
  - 减少表层焊盘被孔占用的位置，布线更干净。