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標題: 探究多層電路板的奧秘 [打印本頁]

作者: hubaba 時間: 2016-3-28 14:06
標題: 探究多層電路板的奧秘
摘要

iPhone7要來了。大家都在熱談iPhone7的曲面屏多么絢麗，3D觸控技術動作多么酷爽，又能防水又能無線充電，其黑科技含量增長速度和冷戰時期的軍備競賽比起來也不遑多讓。

iPhone7要來了。

大家都在熱談iPhone7的曲面屏多么絢麗，3D觸控技術動作多么酷爽，又能防水又能無線充電，其黑科技含量增長速度和冷戰時期的軍備競賽比起來也不遑多讓，作為工科生的我們要在話題中捍衛自己的尊嚴，也許需要透過這些炫酷的表象功能去解析下它的本質，比如，它的整副“骨架”——電路主板，學名PCB。

圖1 傳統手機解構圖

PCB，即Printed Circuit Board 印制電路板，既是電子元器件的支撐體，又是電子元器件電氣連接的載體。在PCB出現之前，電子元器件之間的連接是依靠電線直接連接完成的；而如今，電線連接法僅在實驗室試驗時使用，PCB在電子工業中已占據了絕對控制的地位。

一、講歷史， PCB的前世今生

PCB的發展歷史可追溯至20世紀早期。1936年，奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler）在收音機里應用了PCB，首次將PCB投入實用；1943年，美國將該技術廣泛應用于軍用收音機；1948年，美國正式認可該發明能夠用于商業用途。由此自20世紀50年代中期起，PCB開始被廣泛運用，隨后進入快速發展期。

圖2 PCB之父保羅·愛斯勒

隨著PCB愈來愈復雜，設計人員在使用開發工具設計PCB時，對于各個板層的定義和用途容易產生混淆。我們硬件開發人員自行繪制PCB時，容易因為不熟悉PCB各板層的用途從而導致生產上不必要的誤會。為了避免這一情況的發生，在這里以Altium Designer Summer 09為例對PCB各板層進行分類介紹。

二、講干貨，PCB各層間區別

1、信號層（Signal Layers）

Altium Designer最多可提供32個信號層，包括頂層（Top Layer）、底層（Bottom Layer）和中間層（Mid-Layer）。各層之間可通過通孔（Via）、盲孔（Blind Via）和埋孔（Buried Via）實現互相連接。

圖3 PCB孔

（1）、頂層信號層（Top Layer）

也稱元件層，主要用來放置元器件，對于雙層板和多層板可以用來布置導線或覆銅。
（2）、底層信號層（Bottom Layer）

也稱焊接層，主要用于布線及焊接，對于雙層板和多層板可以用來放置元器件。
（3）中間信號層（Mid-Layers）

最多可有30層，在多層板中用于布置信號線，這里不包括電源線和地線。

2、內部電源層（Internal Planes）

通常簡稱為內電層，僅在多層板中出現，PCB板層數一般是指信號層和內電層相加的總和數。與信號層相同，內電層與內電層之間、內電層與信號層之間可通過通孔、盲孔和埋孔實現互相連接。

圖4 PCB各層標示

3、絲印層（Silkscreen Layers）

一塊PCB板最多可以有2個絲印層，分別是頂層絲印層（Top Overlay）和底層絲印層（Bottom Overlay），一般為白色，主要用于放置印制信息，如元器件的輪廓和標注，各種注釋字符等，方便PCB的元器件焊接和電路檢查。

（1）頂層絲印層（Top Overlay）

用于標注元器件的投影輪廓、元器件的標號、標稱值或型號以及各種注釋字符。

（2）底層絲印層（Bottom Overlay）

與頂層絲印層相同，若所有標注在頂層絲印層都已經包含，底層絲印層可關閉。

4、機械層（Mechanical Layers）

機械層，一般用于放置有關制板和裝配方法的指示性信息，如PCB的外形尺寸、尺寸標記、數據資料、過孔信息、裝配說明等信息。這些信息因設計公司或PCB制造廠家的要求而有所不同，下面舉例說明我們的常用方法。

Mechanical 1：一般用來繪制PCB的邊框，作為其機械外形，故也稱為外形層；
Mechanical 2：我們用來放置PCB加工工藝要求表格，包括尺寸、板材、板層等信息；
Mechanical 13 & Mechanical 15：ETM庫中大多數元器件的本體尺寸信息，包括元器件的三維模型；為了頁面的簡潔，該層默認未顯示；
Mechanical 16：ETM庫中大多數元器件的占位面積信息，在項目早期可用來估算PCB尺寸；為了頁面的簡潔，該層默認未顯示，而且顏色為黑色。

5、遮蔽層（Mask Layers）

Altium Designer提供了阻焊層（Solder Mask）和錫膏層（Paste Mask）兩種類型的遮蔽層（Mask Layers），在其中分別有頂層和底層兩層，這里就不詳細介紹了。

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