【博主簡介】本人“愛在七夕時”，系一名半導體行業質量管理從業者，旨在業余時間不定期的分享半導體行業中的：產品質量、失效分析、可靠性分析和產品基礎應用等相關知識。常言：真知不問出處，所分享的內容如有雷同或是不當之處，還請大家海涵，當前在各網絡平臺上均以此昵稱為ID跟大家一起交流學習！

在印刷電路板(PCB)出現之前，電路是通過點到點的接線組成的。這種方法的可靠性很低，因為隨著電路的老化，線路的破裂會導致線路節點的斷路或者短路。繞線技術是電路技術的一個重大進步，這種方法通過將小口徑線材繞在連接點的柱子上，提升了線路的耐久性以及可更換性。

當電子行業從真空管、繼電器發展到硅半導體以及集成電路的時候，電子元器件的尺寸和價格也在下降。電子產品越來越頻繁的出現在了消費領域，促使廠商去尋找更小以及性價比更高的方案。于是印刷電路板(PCB)就誕生了。那具體來講，什么是印刷電路板(PCB)、它有著怎樣的制作工藝、有哪些常見缺陷......這就是本章節要跟大家分享的內容。

一、印刷電路板(PCB)的簡介與發展歷程

1、印刷電路板(PCB)的簡介

PCB是 Printed Circuit Board的簡稱，中文名稱為：印制電路板，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的載體。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板。

印刷電路板(PCB)是由相互連接的電子元件組成的獨立模塊，從我們身邊日常使用的電子設備，如：手機、路由器、個人電腦到復雜的雷達、導彈、衛星上，都能找到它們的身影，只是它們靚麗的光芒被設備外殼給遮蓋住了，你那天才般的設計往往被用戶所忽視，直到設備出現故障或者需要功能擴展，拆開設備外殼的剎那才能領略它的美。

2、印刷電路板(PCB)的發展歷程

電子學的起源可以追溯到1897年，約瑟夫·湯姆森發現電子的存在，電子學是在早期的電磁學和電工學的基礎上發展起來的。在電子學誕生之前，人類對于電磁現象的研究已相當深入。一系列物理定律已經確立，如庫侖定律、安培定律、 歐姆定律、 楞次定律、法拉第電磁感應定律等。

1831年6月13日，天降男神詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831年6月13日－1879年11月5日）于英國愛丁堡的印度街14號，麥克斯韋被普遍認為是十九世紀物理學家中，對于二十世紀初物理學的巨大進展影響最為巨大的一位。他在1864年發表的論文《電磁場的動力學理論》中，集以往電磁學研究之大成，提出電場和磁場以波的形式以光速在空間中傳播，并提出光是引起同種介質中電場和磁場中許多現象的電磁擾動，同時從理論上預測了電磁波的存在，將電、磁、光統歸為電磁場中現象，提出了著名的麥克斯韋方程組，建立了第一個完整的電磁學理論體系，為電磁學在生產生活中應用奠定了強大的理論基礎。

電磁學是現代科技生活最重要的學科，它的高速發展，將人類帶入了電氣時代和信息時代。可以說，沒有電磁學的發展，就沒有人類的現代文明；這一自然科學理論的成果，奠定了現代的電力工業、電子工業和無線電工業的基礎。當然，沒有麥克斯韋，也就沒有PCB，也就沒有PCB Layout這個行業，可能現在的老wu還是村口賣豬肉的最靚的仔。

有了電磁學理論的支撐，人們對電磁學的利用也達到了一定的水平，有線電報和有線電話也相繼發明，并且有了橫貫美洲大陸的電報、電話線路和橫跨大西洋的海底電纜。亞歷山大-格雷厄姆-貝爾在1876年發明了電話，托馬斯-愛迪生1879年發明了白熾燈、尼古拉-特斯拉于1888年發明了電動機，所有這些，都為電子學的誕生準備了充足的條件。

1831年法拉第發表電磁感應定律之后，人們就開始研究如何利用電磁原理來實現遠距離通信，薩繆爾·摩爾斯1837年發明了電報，貝爾于1876獲得了電話的發明專利。到了1904年美國有300萬電話需要靠人工電話交換連接。

印刷電路板也是隨著電子連接系統發展而來的，以解決電報/電話系統的連接問題。初期，金屬條或金屬棒用于連接安裝在木制底座上的大型電子元件。隨著時間的推移，金屬條被螺絲端子和可擰入其中的電纜所取代，這樣連接更具有靈活性，而木制底座則被金屬底板所取代。但是，隨著電報/電話業務的發展，電話交換門數越來越多，電話系統相關的電子操作也越來越復雜，這就需要更小、更緊湊的設計。

與PCB有關的發明專利最早的時間節點應該在1903年，當時一位名叫阿爾伯特·漢森（Albert Hanson）的德國著名發明家申請了一項英國專利，他首創利用“線路”的觀念應用于電話交換機系統，利用金屬箔切割成線路導體，然后線路導體上下面都粘上石蠟紙，在線路交點上設置導通孔實現不同層間的電氣互聯。這與我們現代的PCB制造方法有明顯的區別，因為當時苯酚樹脂還未發明，而化學蝕刻技術也還未成熟，阿爾伯特·漢森發明的方法可以說是現代PCB制造的雛形吧。

1907年，出生于比利時的美國化學家利奧·亨德里克·貝克蘭（Leo Hendrik Baekeland，1863年－1944年）改進了酚醛樹脂的生產技術，將樹脂實用化、工業化。這也為印制電路板的問世與發展，創造了必要的條件。

1920年代–早期的PCB板材幾乎無所不包，從電木（就是上邊說的酚醛樹脂，俗稱電木）和松石到普通的舊薄木板。 可以在材料上鉆一些孔，然后將扁銅絲鉚接到該材料上。 外形看起來可能不是很美觀，但是后來的印刷電路板的理念就從這里誕生。 當時，這些電路板主要用于收音機和留聲機。

二、印刷電路板(PCB)板材的基本構成

印刷電路板(PCB)是以覆銅板(Copper-clad Laminate，簡稱CCL) 作為原料而制造的電器或電子的重要機構組件。主要由覆銅板（CCL）、半固化片（PP）、銅箔（Copper Foil）、阻焊層（Solder Mask）組成。結構如下圖所示：

1、覆銅板CCL

是制造印制電路板的基礎材料，是由介電層（樹脂、玻璃纖維）及高純度的導體（銅箔）二者所構成的復合材料。現在用得比較多的有 FR1、FR4、CEM3、陶瓷板等。

2、半固化片又稱PP片

是多層板生產中的主要材料之一。主要由樹脂和增強材料組成，增強材料分為玻璃纖維布（簡稱玻璃布）、紙基、復合材料和特殊材料等幾種類型。制作多層印制電路板所使用的半固化片（黏結片）大多采用玻璃布作為增強材料。

3、銅箔

沉淀于電路板基底層上的一層薄的、連續的金屬箔，它作為 PCB 的導電體，被黏合在絕緣層上，經蝕刻后形成電路圖樣，常用銅箔可分為壓延銅箔（RA）和解銅箔（ED）兩類。

4、阻焊層

指印制電路板上有阻焊油墨的部分。阻焊油墨顏色有綠色、紅色、黑色和藍色等，是用來保護印制電路板的涂層。

三、印刷電路板(PCB)的重要工藝參數

1、TG值

關于TG值，我在之前的文章中有跟大家分享過，它是指板材在高溫受熱下從固態變為高彈態的玻璃化臨界溫度，是衡量板材耐熱性的重要指標。層數多、厚度厚和面積尺寸大的高性能板件比起常規PCB應具有更好的耐熱性或更高的Tg溫度。在一般FR-4樹脂配方中，引入部分三官能團及多功能團的環氧樹脂或是引入部分酚酫型環氧樹脂，可以有效提高Tg值。

2、熱膨脹系數CTE

熱膨脹系數是衡量材料在溫度變化時尺寸膨脹或收縮程度的物理量。基板材料在受熱后，其單位溫度上升之間引起的基板材料尺寸的線性變化。一般是高Tg樹脂的基板材料也具有低的熱膨脹系數。覆銅板的尺寸穩定性主要取決于構成覆銅板的三種原材料:樹脂、增強材料、銅箔。

3、介電常數DK

介電常數決定了電信號在介質中傳播的速度。電信號傳播的速度與介電常數平方根成反比。介電常數越低，信號傳送速度越快。影響PCB上走線的阻抗。

4、耐離子遷移（CAF）性能

離子遷移是在線路板正負電極間沿玻璃纖維表面出現導電絲生長而發生絕緣破壞的現象，可能會造成短路發生。離子遷移會造成電子產品信號變差，性能下降，可靠性下降，同時電子產品使用壽命縮短，能耗提高；絕緣破壞，可能出現短路而發生火災安全問題。

四、印刷電路板(PCB)的制作工藝和常見缺陷

以下就是本章節要跟大家分享的主要內容：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ?

因為本PPT章節太多，剩下部分如有朋友有需要，可加入我“知識星球”免費下載PDF版本。注意：此資料只可供自己學習，不可傳閱，平臺有下載記錄，切記！文末有加入“星球”方式，歡迎加入后一起交流學習。

五、印刷電路板(PCB)的應用領域

印刷電路板(PCB)是電子設備中印刷電路板(PCB)的組成部分，廣泛分布于各個行業。以下是一些主要行業中印刷電路板(PCB)的應用及其具體分析：

1、電子消費行業

應用范圍：手機、平板電腦、電視、攝像頭、音響等消費電子產品。

在電子消費行業，印刷電路板(PCB)是各種電子設備的“芯片”，用于連接和支持芯片、傳感器、電源等元件，實現各種功能。隨著消費電子產品的不斷更新換代，對印刷電路板(PCB)的需求也在不斷增加。

2、通信行業

應用范圍：手機基站、通信設備、衛星通信等。

通信行業對印刷電路板(PCB)的要求通常包括高頻特性、抗干擾能力、穩定性等。隨著5G技術的發展和應用，對高頻、高速傳輸的需求不斷增加，推動了高頻材料和高密度印刷電路板(PCB)技術的發展。

3、汽車電子行業

應用范圍：發動機控制單元（ECU）、汽車導航、儀表板、傳感器等。

汽車電子行業對印刷電路板(PCB)的要求主要包括耐高溫、抗關機、抗干擾等特性。隨著電動汽車和智能駕駛技術的快速發展，對印刷電路板(PCB)的要求也在不斷提升，例如高溫耐受性、高耐受性密度布線等。

4、工業控制與自動化行業

應用范圍：PLC（自動化邏輯控制器）、工業機器人、自動化生產線等。

在工業控制領域，印刷電路板(PCB)相當于連接各種傳感器、執行器和控制芯片的作用，實現自動化控制和監測。穩定性、可靠性和抗干擾能力是印刷電路板(PCB)在該領域的重要考量因素。

5、醫療電子行業

應用范圍：醫療監控設備、醫療成像設備、診斷儀器等。

在醫療電子行業，印刷電路板(PCB)承擔著連接傳感器、控制器和放大器等部件的任務。同時，對于醫療設備來說，安全性、穩定性和精準度是印刷電路板(PCB)材料和工藝的重要考慮因素。

總的來說，印刷電路板(PCB)作為現代電子設備的基礎組件，幾乎涵蓋了所有行業。不同行業對印刷電路板(PCB)的需求會因行業特性、應用場景和環境要求而有所不同，因此印刷電路板(PCB)制造商需要根據不同行業的提供相應需求的定制化解決方案。

六、印刷電路板(PCB)的行業前景

印刷電路板(PCB)不僅在傳統電子產品中廣泛應用，如手機、電視等消費類電子產品，而且在新興產業中的應用也日益擴大。例如，智能手環、智能穿戴設備、人臉識別系統等，都離不開印刷電路板(PCB)的支持。預計未來，隨著智能化水平的提升，印刷電路板(PCB)的應用領域將更加廣泛。現從三大行業發展趨勢來分析印刷電路板(PCB)行業前景。

1、印刷電路板(PCB)行業高性能

隨著人工智能、物聯網和5G等新興技術的快速發展，對于印刷電路板(PCB)的應用需求也在不斷增加。這些領域對印刷電路板(PCB)的性能要求更高，如信號傳輸速率更快、電磁兼容性更好、耐高溫性能更強等。為了滿足這些高性能應用的需求，印刷電路板(PCB)行業需要持續改善材料、設計和制造工藝，不斷提高產品的可靠性和穩定性。

2、印刷電路板(PCB)行業技術化

隨著電子設備的不斷升級換代，對于印刷電路板(PCB)的要求也越來越高。因此，在技術創新方面，不僅需要不斷提高印刷電路板(PCB)的性能和可靠性，還要追求更高的制造精度和生產效率。例如，通過引入先進的材料和工藝，如高密度互連技術、多層堆疊技術以及薄膜封裝技術，可以實現更小尺寸、更輕薄的印刷電路板(PCB)，滿足電子設備對于緊湊型設計的需求。

3、印刷電路板(PCB)行業環保化

隨著環境保護意識的增強和可再生資源的限制，印刷電路板(PCB)制造商正積極尋找更環保和可持續的材料和生產過程。他們正在采取措施減少有害物質的使用，例如限制有害物質的含量和開發可回收和可降解的材料。此外，優化能源利用、提高廢料處理效率以及推動綠色制造也是印刷電路板(PCB)行業可持續發展的重要方向。

總之，隨著電子設備的不斷智能化和高性能化，印刷電路板(PCB)行業正面臨著巨大的機遇和挑戰。通過技術創新、高性能應用和可持續發展，印刷電路板(PCB)行業可以不斷提升產品質量和競爭力，為電子行業發展做出更大的貢獻。

總結一下

我們在如今的印刷電路板(PCB)上，能看到巨大的復雜性。一塊可能指甲蓋大小的印刷電路板(PCB)，集成了多層板制造技術、CAD計算機輔助設計技術、表面貼裝技術等，推動當前印刷電路板(PCB)技術發展的不僅僅是這些特定技術體系上的創新，更多的是，先進技術趨勢及其相關應用的出現，推動了印刷電路板(PCB)發展。

那么，推動印刷電路板(PCB)發展的這些技術趨勢是什么？

它們可以分為兩大類：“以人為本”，關注技術如何影響人類，以及“智慧空間”的趨勢，集中于影響生活或工作環境的技術方向。

這些關鍵技術趨勢包括5G、物聯網(IoT)、人工智能（AI）、人體增強、超級自動化和自動化物體等。這些趨勢使得大量數據在短時間內傳輸、轉移、管理和處理成為了可能，從而最小化時延問題-這是邊緣計算的一個關鍵方面。

印刷電路板(PCB)發展的技術方向是與這些先進技術趨勢對印刷電路板(PCB)需求的集成，所以大家可以看到印刷電路板(PCB)從最基礎的通孔板，發展出了高多層板、軟硬結合板、半軟板、使用IC基板技術的HDI板等，也看到了對于20-30um的細導線和間隙要求，微孔，3D打印電路板，自動化程度更高的制造流程，以及新的表面處理方法 - 當然，還有許多其他進步。正如大家所看到的，印刷電路板(PCB)發展歷史很漫長，無數發明家、工程師在其中添磚加瓦，新興的技術需求，也推動了它的發展。

免責聲明

【我們尊重原創，也注重分享。文中的文字、圖片版權歸原作者所有，轉載目的在于分享更多信息，不代表本號立場，如有侵犯您的權益請及時私信聯系，我們將第一時間跟蹤核實并作處理，謝謝！】

審核編輯 黃宇