详细解释PCB的构成及设计过程

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PCB是什么。这篇文章将会详细解释PCB的构成，以及在PCB的领域里面常用的一些术语。

在接下来的几页里面，我们将讨论PCB的组成，包括一些术语，简要的组装方法，以及简介PCB的设计过程。

PCB（Printed circuit board）是一个最普遍的叫法，也可以叫做“printed wiring boards” 或者 “printed wiring cards”。在PCB出现之前，电路是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，这种方法通过将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在了消费领域，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--制作中将不同的材料的层，通过热量和粘合剂压制到一起。

从中间层开始吧。

FR4

PCB的基材一般都是玻璃纤维。大多数情况下，PCB的玻璃纤维基材一般就指“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，还有柔性高温塑料（聚酰亚胺或类似）上生产的柔性电路板等等。

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都是1.6mm（0.063’‘）。有一些产品也采用了其它厚度，比如 LilyPad、Arudino 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看起来是绿色的（或者是SparkFun的红色）。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），但是露出了银色的孔环以及SMD焊盘，以方便焊接。

一般来说，阻焊都是绿色的，但几乎所有的颜色可以用来做阻焊。SparkFun的板卡大部分是红色的，但是IOIO板卡用了白色，LilyPad板卡是紫色的。

Silkscreen（丝印）

在阻焊层上面，是白色的丝印层。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色是白色，同样，丝印层几乎可以做成任何颜色。黑色，灰色，红色甚至是黄色的丝印层并不少见。然而，很少见到单个板卡上有多种丝印层颜色。