## PCB是什么


在电子行业有一个关键的部件叫做PCB(printed circuit board，印刷电路板)。这是一个太基础的部件，导致很多人都很难解释到底什么是PCB。这篇文章将会详细解释PCB的构成，以及在PCB的领域里面常用到的一些术语。


##### [What’s PCB?]()


![image.pngupload-images.jianshu.io/upload_images/1956008-08292a8c1a4b0036.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)


  PCB(Printed circuit board)是一个最普通的叫法，也可以叫做”printed writing boards”或者”printed wiring cards”。在PCB出现之前，电路通过点到点的接线组成的。这种方法的可靠性很低，因为随着电路的老化，线路的破裂会导致线路节点的断路或者短路。


  绕线技术是电路技术的一个重大进步，这种方法通过讲小口径线材绕在连接点的柱子上，提升了线路的耐久性以及可更换性。




当电子行业从真空管、继电器发展到硅半导体以及集成电路的时候，电子元器件的尺寸和价格也在下降。电子产品越来越频繁的出现了消费领域，促使厂商去寻找更小以及性价比更高的方案。于是，PCB诞生了。


##### [Composition（组成）]()


PCB看上去像多层蛋糕或者千层面-制作汇总将不同材料的层，通过热量和粘合剂压制在一起。




##### RF4
PCB的基材一般都是玻璃纤维。大多数情况下，PCB的玻璃纤维一般指”FR4“这种材料。”FR4”这种固体材料给予了PCB硬度和厚度。除了FR4这种基材外，还有柔性高温材料(聚酰亚胺或类似)上产生的柔性电路板等。


你可能会发现有不同厚度的PCB；然而SparkFun的产品的厚度大部分是1.6mm(0.063’’)。有一些产品也采用了其他厚度，比如LilyPad、Arduino Pro Micro boards采用了0.8mm的板厚。


 廉价的PCB和洞洞板（见上图）是由环氧树脂或酚这样的材料制成，缺乏 FR4那种耐用性，但是却便宜很多。当在这种板子上焊接东西时，将会闻到很大的异味。这种类型的基材，常常被用在很低端的消费品里面。酚类物质具有较低的热分解温度，焊接时间过长会导致其分解碳化，并且散发出难闻的味道。


##### Copper




 接下来介绍是很薄的铜箔层，生产中通过热量以及黏合剂将其压制倒基材上面。在双面板上，铜箔会压制到基材的正反两面。在一些低成本的场合，可能只会在基材的一面压制铜箔。当我们提及到”双面板“或者”两层板“的时候，指的是我们的千层面上有两层铜箔。当然，不同的PCB设计中，铜箔层的数量可能是1层这么少，或者比16层还多。


 铜层的厚度种类比较多，而且是用重量做单位的，一般采用铜均匀的覆盖一平方英尺的重量（盎司oz）来表示。大部分PCB的铜厚是1oz，但是有一些大功率的PCB可能会用到2oz或者3oz的铜厚。将盎司（oz）每平方英尺换算一下，大概是 35um或者1.4mil的铜厚。


##### Soldermask（阻焊）


在铜层上面的是阻焊层。这一层让PCB看起来是绿 {MOD}的（或者是SparkFun的红 {MOD}）。阻焊层覆盖住铜层上面的走线，防止PCB上的走线和其他的金属、焊锡或者其它的导电物体接触导致短路。阻焊层的存在，使大家可以在正确的地方进行焊接 ，并且防止了焊锡搭桥。




 在上图这个例子里，我们可以看到阻焊覆盖了PCB的大部分（包括走线），但是露出了银 {MOD}的孔环以及SMD焊盘，以方便焊接。


 一般来说，阻焊都是绿 {MOD}的，但几乎所有的颜 {MOD}可以用来做阻焊。SparkFun的板卡大部分是红 {MOD}的，但是IOIO板卡用了白 {MOD}，LilyPad板卡是紫 {MOD}的。


##### Silkscreen（丝印）




在阻焊层上面，是白 {MOD}的丝印层。在PCB的丝印层上印有字母、数字以及符号，这样可以方便组装以及指导大家更好地理解板卡的设计。我们经常会用丝印层的符号标示某些管脚或者LED的功能等。


丝印层是最最常见的颜 {MOD}是白 {MOD}，同样，丝印层几乎可以做成任何颜 {MOD}。黑 {MOD}，灰 {MOD}，红 {MOD}甚至是黄 {MOD}的丝印层并不少见。然而，很少见到单个板卡上有多种丝印层颜 {MOD}。


## Terminology（术语）


现在你知道了PCB的结构组成，下面我们来看一下PCB相关的术语吧。


孔环(Annular Ring，锡圈) -- PCB上的金属化孔上的铜环。


##### [DRC -- 设计规则检查]()


一个检查设计是否包含错误的程序，比如，走线短路，走线太细，或者钻孔太小。


##### [钻孔命中]()


用来表示设计中要求的钻孔位置和实际的钻孔位置的偏差。钝钻头导致的不正确的钻孔中心是PCB制造里的普遍问题。




#####[（金）手指]()


在板卡边上裸露的金属焊盘，一般用做连接两个电路板。比如计算机的扩展模块的边缘、内存条以及老的游戏卡。


邮票孔 -- 除了V-Cut外，另一种可选择的分板设计方法


用一些连续的孔形成一个薄弱的连接点，就可以容易将板卡从拼版上分割出来。SparkFun的Protosnap板卡是一个比较好的例子。




## SMT工艺制作流程图详解


SMT（Surface Mounted Technology）是一项综合的系统工程技术，其涉及范围包括基板、设计、设备、元器件、组装工艺、生产辅料和管理等。随着SMT技术的产生、发展，SMT在90年代得到迅速普及，并成为电子装联技术的主流。其密度化，高速化，标准化等特点在电路组装技术领域占了绝对的优势。对于推动当代信息产业的发展起了重要的作用，并成为制造现代电子产品必不可少的技术之一。




有两类最基本的工艺流程，一类为锡膏回流焊工艺，另一类是贴片—波峰焊工艺。在实际生产中，应根据所用元器件和生产装备的类型以及产品的需求选择不同的工艺流程


　　SMT流程介绍：由于SMA有单面安装和双面安装，元器件有全部表面安装及表面安装与通孔插装的混合安装；焊接方式可以是再流焊、波峰焊、或两种方法混合使用，目前采用的方式有几十种之多，下面仅介绍通常采用的几种形式。


　　锡膏—回流焊工艺，该工艺流程的特点是简单，快捷，有利于产品体积的减小。焊锡膏的印刷是SMT中第一道工序，焊锡膏的印刷涉及到三项基本内容——焊锡膏，模板和印刷机，三者之间合理组合，对膏质量地实现焊锡膏的定量分配是非常重要的，焊锡膏前面已说过，现主要说明的是模块及印刷机。


表面安装组件的类型：


##### [1.全表面安装（Ⅰ型）：]()


　　1）单面组装：来料检测 --》 丝印焊膏（点贴片胶）--》 贴片 --》 烘干（固化） --》 回流焊接 --》 清洗 --》 检测 --》 返修


　


　　2）双面组装：


　


贴片-波峰焊工艺，该工艺流程的特点是利用双面板空间，电子产品的体积可以进一步减小，且仍使用通孔元件，价格低廉，但设备要求增多，波峰焊过程中缺陷较多，难以实现高密度组装。SMT生产中的贴片技术通常是指用一定的方式将片式元器件准确地贴到PCB指定的位置上，这个过程英文称为pick and place ，显然它是指吸取/拾取与放置两个动作。近30年来，贴片机已由早期的低速度（1-1.5秒/片）和低精度（机械对中）发展到膏速（0.08秒/片）和高精度（光学对中，贴片精度±60um/4q）高精度全自动贴片机是由计算机，光学，精密机械，滚珠丝杆，直线导轨，线性马达，谐波驱动器以及真空系统和各种传感器构成的机电一体化的高科技装备。


##### [2单面混装（Ⅱ型）]()


　　表面安装元器件和有引线元器件混合使用，与Ⅱ型不同的是印制电路板是单面板。


　　来料检测 --》 PCB的丝印焊膏（点贴片胶）--》 贴片 --》 烘干（固化）--》 回流焊接 --》 清洗 --》 插件 --》 波峰焊 --》 清洗 --》检测 --》 返修


　


　　混合安装，该工艺流程特点是充分利用PCB板 双面空间，是实现安装面积最小化的方法之一，并仍保留通孔元件价低的特点。


##### [3双面混装 （Ⅲ型）]()


　　A：来料检测 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片 --》 固化 --》 翻板 --》 PCB的A面插件 --》 波峰焊 --》 清洗 --》 检测 --》 返修 先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况


　　B：来料检测 --》 PCB的A面插件（引脚打弯） --》 翻板 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片 --》 固化 --》 翻板 --》 波峰焊 --》 清洗--》 检测 --》 返修 先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况 C：来料检测 --》 PCB的A面丝印焊膏 --》 贴片 --》 烘干 --》 回流焊接 --》 插件，引脚打弯 --》 翻板 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片--》 固化 --》 翻板 --》 波峰焊 --》 清洗 --》 检测 --》 返修 A面混装，B面贴装。


　　D：来料检测 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片 --》 固化 --》 翻板 --》 PCB的A面丝印焊膏 --》 贴片 --》 A面回流焊接 --》 插件 --》B面波峰焊 --》 清洗 --》 检测 --》 返修 A面混装，B面贴装。先贴两面SMD，回流焊接，后插装，波峰焊


　　E：来料检测 --》 PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶） --》 贴片 --》 烘干（固化） --》 回流焊接 --》 翻板 --》 PCB的A面丝印焊膏 --》 贴片--》 烘干 --》 回流焊接1（可采用局部焊接） --》 插件 --》 波峰


　　


PCB基本元器件




嵌入式开发板常用IC有：处理器(CPU)、NAND Flash、Nor Flash、SDRAM、EEPROM、DM9000、H1102等。


## GPIO和门电路


三极管通俗教程：[http://www.51hei.com/bbs/dpj-40090-1.html](http://www.51hei.com/bbs/dpj-40090-1.html)


三极管的工作原理(详细、通俗)：[http://blog.csdn.net/guomutian911/article/details/67639760](http://blog.csdn.net/guomutian911/article/details/67639760)


三级管的工作原理(详细)：[http://www.360doc.com/content/10/0310/20/1880_18280837.shtml](http://www.360doc.com/content/10/0310/20/1880_18280837.shtml)


GPIO和门电路：[http://blog.csdn.net/u011641885/article/details/46763481](http://blog.csdn.net/u011641885/article/details/46763481)