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PCB是一種嵌入銅層的非導(dǎo)電印刷電路板（Printed Circuit Board,），所有電氣和電子元件都由電路板底座提供物理支撐。當(dāng)PCB還沒有開發(fā)出來的時(shí)候，所有元件都是導(dǎo)線連接的，這增加了電路的復(fù)雜性并降低了電路的可靠性，也無法制造出像主板一樣非常大的電路系統(tǒng)。PCB上，所有元件都是在沒有導(dǎo)線的情況下連接的，而且是內(nèi)部互連的，因此大大降低了整體電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。PCB用于在組件之間提供電力和連接，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的工作方式發(fā)揮作用。PCB可根據(jù)用戶要求定制成任何規(guī)格，廣泛用于醫(yī)療器械、工業(yè)機(jī)械、汽車行業(yè)、照明等許多領(lǐng)域的電子設(shè)備，如電視、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、LED燈具、電腦及配件、機(jī)器人、心電圖儀、雷達(dá)、船艦控制臺(tái)等。
1. PCB類型
該電路有幾種類型的PCB可用。在這些類型的PCB中，我們必須根據(jù)我們的應(yīng)用選擇合適的PCB類型。
1.1 按PCB層數(shù)
按層數(shù)，可將PCB分為單層、雙層、多層三種類型。
（1）單層PCB
單層PCB也稱為單面PCB。這種類型的PCB很簡單，也是最常用的PCB，也易于設(shè)計(jì)和制造。該P(yáng)CB一面涂有一層導(dǎo)電材料（銅），因?yàn)殂~具有非常好的導(dǎo)電特性。另一層阻焊膜用于防止PCB氧化，然后用絲網(wǎng)印刷標(biāo)出PCB上的所有元件。在這種類型的PCB中，只有PCB的一側(cè)用于連接不同類型的電氣或電子元件，如電阻器、電容器、電感器等。這些部件是焊接的。這些印刷電路板用于低成本和批量制造應(yīng)用，如計(jì)算器、收音機(jī)、打印機(jī)和固態(tài)硬盤（SSD）。
（2）雙層PCB
雙層PCB也被稱為雙面PCB。顧名思義，在這種類型的PCB中，像銅這樣的導(dǎo)電材料薄層應(yīng)用于電路板的頂部和底部。雙面PCB中，電路板不同層上都有過孔（via），過孔在不同層上的相應(yīng)位置有兩個(gè)焊盤。它們通過電路板上的一個(gè)孔進(jìn)行電氣連接。這種PCB板更靈活，成本相對(duì)多層較低，最重要的優(yōu)點(diǎn)是尺寸更小，電路更緊湊。這種類型的PCB主要用于工業(yè)控制、轉(zhuǎn)換器、UPS系統(tǒng)、HVAC應(yīng)用、機(jī)器機(jī)、放大器和電源監(jiān)控系統(tǒng)。
（3）多層PCB
多層PCB有兩層以上。這意味著，這種類型的PCB至少有三層銅導(dǎo)電層。這種類型的PCB設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，需要在非常小的空間和緊湊的電路中實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜和大型的電氣任務(wù)，常用于如GPS技術(shù)、衛(wèi)星系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、文件服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等大型應(yīng)用。
1.2 按PCB形態(tài)
按板子形態(tài)，可將PCB分為柔性、剛性、剛撓三種。
（1）柔性PCB
柔性印刷電路板（Flexible PCB）也稱為柔性電路。這種PCB使用柔性塑料材料，如聚酰胺、PEEK（聚醚醚酮）或透明導(dǎo)電聚酯薄膜。電路板通常折疊或扭曲放置。這是一種非常復(fù)雜的PCB，它還包含不同的層，如單面柔性電路、雙面柔性電路和多邊柔性電路。柔性電路用于有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、LCD制造、柔性太陽能電池、汽車工業(yè)、手機(jī)、照相機(jī)和筆記本電腦等復(fù)雜電子設(shè)備。
（2）剛性PCB
剛性PCB由固體材料制成，不允許PCB扭曲。與柔性PCB相同，剛性PCB也有不同的層結(jié)構(gòu)，如單層、雙層和多層剛性PCB。安裝后，該P(yáng)CB的形狀不會(huì)改變。這種PCB不能根據(jù)底座的形狀彎曲，這就是為什么這種PCB被稱為剛性PCB的原因。這種PCB壽命很長，被用于計(jì)算機(jī)的許多部分，如RAM、GPU和CPU。設(shè)計(jì)簡單，目前使用和制造最多的PCB是單面剛性PCB。多層剛性PCB可以通過包含9-10層而更加緊湊。
（3）剛撓PCB
柔性電路和剛性電路的結(jié)合是一種最重要的PCB類型。剛撓結(jié)合板由附著在多個(gè)剛性PCB層上的多層柔性PCB組成，常用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和汽車等。
1.3 根據(jù)PCB安裝方式
根據(jù)PCB安裝方式，可將PCB分為通孔PCB、表面安裝PCB（smt-PCB）兩類。
（1）通孔PCB
在這種類型的PCB中，必須在PCB上鉆孔。在這些孔中，元件引線被安裝并焊接到位于PCB相對(duì)側(cè)的焊盤上。這項(xiàng)技術(shù)非常有用，因?yàn)樗鼮殡娮釉峁┝烁嗟臋C(jī)械支撐，并為元件安裝提供了非常可靠的技術(shù)，但在PCB上鉆孔會(huì)使成本更高。單層PCB中，這種安裝技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)，但在雙層和多層PCB中，制作孔（Through-hole ）比較困難。
（2）表面安裝PCB
在這種類型的PCB中，元件尺寸很小，因?yàn)檫@些元件的引線很小，或者安裝在電路板上不需要引線。在這種技術(shù)中，SMD元件直接安裝在電路板的表面上，不需要在電路板上打孔。
2. PCB組成
PCB主要由基體材料（覆銅板）和功能元件組成。
2.1 PCB材料
PCB材料是剛性或柔性的介電基板，俗稱覆銅板。通常，這種介電基板使用銅之類的導(dǎo)電材料傳輸信號(hào)，使用玻璃環(huán)氧層壓板或復(fù)合材料作為介電材料。
（1）FR4
FR是層壓玻璃-環(huán)氧化合物阻燃劑。對(duì)于所有類型的PCB制造，最常見的玻璃層壓材料是FR4，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為130°C。作為最常見、最廣泛使用、便宜的PCB材料，最有用的復(fù)合材料，F(xiàn)R4提供了非常好的機(jī)械強(qiáng)度。
（2）FR-1和FR-2
這種材料由紙和酚類化合物制成，僅用于單層PCB。FR1和FR2具有相似的特性，唯一的區(qū)別是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。與FR2相比，F(xiàn)R1具有更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。這些材料也分為標(biāo)準(zhǔn)、無鹵素和非疏水性。
（3）CEM-1
這些材料由紙和兩層編織玻璃環(huán)氧樹脂和酚化合物制成，這種材料僅用于單面PCB。CEM-1可以代替FR4使用，但CEM1的價(jià)格高于FR4。
（4）CEM-3
這種材料是白色的玻璃環(huán)氧化合物，主要用于雙層PCB。與FR4相比，CEM-3的機(jī)械強(qiáng)度較低，但比FR4便宜。所以，這是FR4的一個(gè)很好的替代品。
（5）聚酰亞胺
這種材料用于柔性印刷電路板。這種材料是由凱普頓（kepton）、羅杰斯（rogers）、杜邦公司（dupont）生產(chǎn)的。這種材料具有良好的電性能、舒適性、寬溫度范圍和高耐化學(xué)性。這種材料的工作溫度是零下200°C到300°C。
（6）預(yù)浸料
預(yù)浸料就是預(yù)浸漬，是一種用樹脂浸漬的玻璃纖維。這些樹脂要經(jīng)過預(yù)先干燥，受熱時(shí)會(huì)流動(dòng)、粘附并完全浸入水中。預(yù)浸料具有粘合層，其強(qiáng)度類似于FR4。根據(jù)樹脂含量，這種材料有許多版本，SR標(biāo)準(zhǔn)樹脂，MR中等樹脂和HR高樹脂。這是根據(jù)所需厚度、層結(jié)構(gòu)和阻抗來選擇的，這種材料用于高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和無鹵素中。
2.2 PCB元件
PCB元件是電路板的功能部分，主要包括焊盤（Pad）、走線（Trace）、絲印層（Silk layer）、阻焊層（Solder Mask）等。
焊盤（Pad）
焊盤只不過是一塊銅片，上面安裝了元件的引線并進(jìn)行焊接。襯墊為部件提供機(jī)械支撐。
走線（Trace）
在PCB中，元件不借助導(dǎo)線連接。所有組件都與銅等導(dǎo)電材料相連。PCB上用于連接所有元件的銅部分，稱為走線。
層數(shù)（Layers）
根據(jù)應(yīng)用、成本和電路的可用空間，用戶可以選擇PCB層數(shù)。單層PCB結(jié)構(gòu)最簡單，易于設(shè)計(jì)，在日常生活中最有用。但是對(duì)于非常大和復(fù)雜的電路，雙層PCB或多層PCB比單層PCB更優(yōu)選�，F(xiàn)在，多層PCB可以連接10-12層，最關(guān)鍵的是不同層中的元件之間的通信。
絲印層（Silk layer）
絲印層用于PCB表面的印刷線條、文字或任何標(biāo)識(shí)。通常，絲網(wǎng)印刷使用環(huán)氧油墨。根據(jù)用戶要求，絲印層可用于PCB的頂層和/或底層，即絲印頂層和絲印底層。
頂層和底層（Top and bottom layer）
在PCB的頂層，所有元件都安裝在這一層PCB中，這一層通常是綠色的。在PCB底層，所有元件都通過孔焊接，元件的引線稱為PCB的底層。有時(shí)，在PCB的頂層和/或底層涂有綠色層，稱為阻焊層。
阻焊層（Solder Mask）
在銅層的頂部有一層額外的阻焊層。該層通常為綠色，但也可以是任何顏色。該絕緣層用于防止焊盤與PCB上的其他導(dǎo)電材料意外接觸。
3. PCB設(shè)計(jì)軟件
PCBA作為電子電器的中樞，在系統(tǒng)控制中的作用十分關(guān)鍵，其工程軟件和在線資源往往也比較昂貴。對(duì)于專業(yè)人員、學(xué)生和愛好者來說，根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇不同的軟件產(chǎn)品尤為重要。如果項(xiàng)目初期或者剛開始學(xué)習(xí)就選擇昂貴軟件，后期成本往往導(dǎo)致項(xiàng)目或?qū)W習(xí)半途而廢。相反，選擇了低端或更新慢的軟件，往往讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)跟不上競爭對(duì)手，影響產(chǎn)品上市時(shí)間，那就太可惜了。
EAGLE
EAGLE是設(shè)計(jì)PCB最流行和最簡單的方法。EAGLE代表易于應(yīng)用的圖形布局編輯器，它以前由CadSoft Computer開發(fā)，目前Autodesk是該軟件的開發(fā)商。為了設(shè)計(jì)電路圖，EAGLE有一個(gè)原理圖編輯器。EAGLE文件擴(kuò)展名為.SCH，不同元件和組件由擴(kuò)展名為.LBR的文件定義，其主板文件擴(kuò)展名為.BRD。
Multisim
Multisim也是一款功能強(qiáng)大且易于學(xué)習(xí)的軟件。它最初由Electronics Workbench開發(fā)，現(xiàn)在是美國國家儀器公司（NI）的一個(gè)部門。它包括多個(gè)微控制器仿真（MultiMCU）和PCB布局軟件的集成導(dǎo)入導(dǎo)出功能，廣泛用于學(xué)術(shù)和工業(yè)電路教學(xué)、教育等。
PartSim
PartSim是一款基于瀏覽器的電路仿真器，用戶可以通過該軟件進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)。該仿真器布局簡單，從而確保易用性，同時(shí)提供完整的SPICE仿真引擎、基于Web的原理圖捕獲工具和圖形示波器，可以監(jiān)視電路的模擬/數(shù)字信號(hào)電平。
該工具還包含Digi-Key BOM（物料清單），允許用戶為設(shè)計(jì)組件分配零件號(hào)，然后找到分銷商。
EasyEDA
EasyEDA是一款用于電路設(shè)計(jì)和仿真的軟件，旨在“通過為電子設(shè)計(jì)提供全面的數(shù)據(jù)和協(xié)作工具，幫助設(shè)計(jì)人員更快地將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為制造原型”。該軟件是一款基于Ngspice和PCB布局的集成工具，用于原理圖捕獲、SPICE電路仿真。該軟件最重要的優(yōu)點(diǎn)是，它是基于網(wǎng)絡(luò)的軟件，并在瀏覽器窗口中使用。所以，這個(gè)軟件是獨(dú)立于OS的。
EasyEDA提供免費(fèi)的在線電路仿真、PCB設(shè)計(jì)和電子電路設(shè)計(jì)功能。人們可以訪問大量的原理圖元件庫、PCB封裝和包裝、spice仿真、模型和子電路，從而節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。還可以邀請(qǐng)他人進(jìn)行項(xiàng)目協(xié)作，并輕松地在團(tuán)隊(duì)中分享設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)版免費(fèi)使用，并提供無限公共項(xiàng)目和2個(gè)私人項(xiàng)目。
Altium設(shè)計(jì)師
該軟件由澳大利亞軟件公司Altium Limited開發(fā)。該軟件的主要特點(diǎn)是原理圖捕獲、3D PCB設(shè)計(jì)、FPGA開發(fā)和發(fā)布/數(shù)據(jù)管理。這是第一個(gè)直接從PCB編輯器提供PCB三維可視化和間隙檢查的軟件。
KiCad
該軟件由jean-pierre charras開發(fā)。該軟件具有可以創(chuàng)建BOM（材料清單）、作品和PCB 3D視圖，以及電路中使用的所有組件工具。該軟件的庫中提供了許多組件，并且用戶可以添加他們的自定義組件，支持多種人類語言。
CircuitMaker
這個(gè)軟件也是由Altium開發(fā)的。該軟件的原理圖編輯器包括基本元件布局，該軟件用于設(shè)計(jì)高級(jí)多通道和分層原理圖。所有原理圖都上傳到服務(wù)器，任何人都可以查看這些文件，前提是您需要預(yù)先創(chuàng)建一個(gè)CircuitMaker帳戶。
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