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印刷電路板概說

2016年08月03日11:25 

印刷電路板是在絕緣基板上具有導體配線的物件,上面裝載的有:LSI、電晶體、二極體等的主動元件、電阻、電容、連接器等的被動元件,以及其他各種各樣的電子零件,借導體配線使之連接,以形成單元式的電子回路機能。印刷電路板本身是一種中間產品,用來做為裝載零件的基座。已裝載零件者,定義為印刷回路,裝載有零件的板子整體,則稱為印刷回路板,但現在大都不加區分,將印刷電路板與印順路板當作同義詞使用。亦有將純粹以印刷的手法在絕緣基板上形成電子零件類者,稱為印刷回路板。所以,有的干脆將裝載有零件的稱為回路組裝件,或印刷回路組合。經常亦僅簡為電路板。

其中所能形成的回路機能,隨電子機器的性能、使用者的需求而異,可有近乎無限的組合方式。由于導體配線的形狀,因零件的種類及配置而異,一旦變更設計,將零件加加減減的話,印刷電路板的導體圖案就會更新。所以,一個大量生產的機種,照講應以相同的圖案量產,但由于設計失誤、性能提升等原因,常要經過許多次的變更后,圖案才會定案,所以,每次都有新的印刷電路板產生。變更的次數有年年增加的傾向,在小量生產時,變成每次都是依設計而異的訂制品。

印刷電路板的機能,是提供電子零件間的電氣連接,同時,還要具有承受零件裝載時的發熱及零件重量的強度。在電氣特性方面,基本而言,配線導體的電阻還要小,而導體間的絕緣電阻則要夠大。此外,連接處的連接必須確實。通常,連接是采用焊接的方式。

LSI的積體度變大之后,在高速化時,印刷電路板上零件間的電氣配線距離,會影響到信號的傳送速度。隨著零件的小型化、以及LSI的積體度變高,使得拉出的接線數目大增,要縮短配線長度就需要高密度及微細圖案的配線。若變成高密度,則配線互相跨越的機會就會增加。用單面、雙面的導體層來配線的話,是不可能做到的,必須要多層化,故而使得多層印刷電路板變得普及。此外,若電源的供給與接地都配置在同一個面上,與信號混在一起的話,會使配線的自由度變小。將專用的電源、接地層配置在內層的構造,有其優點所在,這也促進了多層化的發展。

隨著傳送信號的高速化,又增加的機能要求有:交流電氣特性之特性阻抗整合、提高高速傳送及高頻特性、減少不必要的幅射等。采用strip line、micro strip式通訊線的構造,亦是需要多層化的理由。而為了提高調整傳送及高頻特性,必須使絕緣材料的介電系數小者為佳,故材料的開發亦急速進行中。

開始時,電子元件是采有接腳的封裝方式,將接腳插入孔中連接,但由于零件形狀的小型化及接腳數的增加,產生了在表面裝載零件的表面組裝方式。當接腳為周邊型時,連接用的導體圖案也要微細化,使焊接等的連接變得困難,故而改采陣列式的BGA等方式。為了做出密度更高的組裝,更朝向與晶粒同等級的CSP封裝,或是不加封裝、以裸LSI的裸晶粒直接裝載在印刷電路板上的方式。此外,單晶粒封裝的基板、多晶粒模組的基板,其適用范圍亦在擴大中。

在印刷電路板上以何種方式裝載零件,是由設計而定的,因此,組裝形態也不止一種,而是由接腳插入型、表面組裝型、裸晶粒裝載等混雜在一起。組裝技術的困難點在此集中,對印刷電路板的影響很大。

如上所述,印刷電路板要具備組裝所需的電氣的、機械的、化學的特性,有時還需達成對重量、厚度、外形形狀等的種種要求。在制造的時候,需要有材料技術、光學加工技術、電鍍及蝕刻等的電化學技術、鉆孔等的機械加工技術、材料的表面處理技術、以及其他多種技術,是由極廣范圍的技術所匯合產生的物品。

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