印制電路板，是電子元器件電氣連接的提供者。它的發(fā)展已有100多年的歷史了；它的設(shè)計主要是版圖設(shè)計；采用電路板的主要優(yōu)點是大大減少布線和裝配的差錯，提高了自動化水平和生產(chǎn)勞動率。
印刷電路板作為重要的電子部件，是電子元器件的支撐體。由于其在電子元器件領(lǐng)域的重要作用，因此被許多人成為“電子航母”。
現(xiàn)在，通信產(chǎn)品、計算機和其他幾乎全部的電子產(chǎn)品，都使用了印刷電路。印刷電路技術(shù)的發(fā)展和完善，為改變世界面貌的發(fā)明——集成電路的問世，創(chuàng)造了條件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，印刷電路板被廣泛應(yīng)用于軍工、通訊、醫(yī)療、電力、汽車、工業(yè)控制、智能手機、可穿戴等高新技術(shù)領(lǐng)域。
印刷電路的發(fā)明
印刷電路的發(fā)明人是奧地利的保·艾斯勒。艾斯勒是一名電氣工程師，學(xué)習(xí)過印刷技術(shù)。他在制造電路板時，仿照印刷業(yè)中的制版方法先畫出電子線路圖，再把線路圖蝕刻在一層銅箔的絕緣板上，不需要的銅箔部分被蝕刻掉，只留下導(dǎo)通的線路，這樣，電子元件就通過銅箔形成的電路連接起來。1936年，艾斯勒用這種方法成功地裝配了一臺收音機。
艾斯勒的發(fā)明受到美國軍方的重視，于是印刷電路首先被使用在近發(fā)引信上。近發(fā)引信是第二次世界大戰(zhàn)期間美國物理學(xué)家范艾倫發(fā)明的一種無線電引信，它安裝在高射炮彈上，使用時發(fā)射無線電波，只要目標進入殺傷范圍之內(nèi)，反射的無線電波就能使炮彈引爆。這種引信要求把許多電子元件緊湊地安裝在體積很小的設(shè)備里，所以采用了印刷電路。盟軍使用的裝有近發(fā)引信的高射炮彈，給德國飛機以毀滅性的打擊，印刷電路從此為世人所知。
印刷電路的意義
印刷電路的好處是用不著在電路板上一次一次地進行焊接，免去了大量復(fù)雜的手工接線操作，而且能達到高精度，使電路板的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性和利潤空間大大提高。印刷業(yè)可以將大的圖片縮小制版，印刷電路同樣也可以把電子線路圖縮小制版，從而為集成電路的產(chǎn)生準備了條件。今天，所有的計算機以及所有的電子產(chǎn)品，都使用了印刷電路。
印刷電路是把導(dǎo)體圖形用印制手段蝕刻或感光在一塊絕緣基板上，是使電子元件互相連接的一種電子電路。它已經(jīng)可以使用自動繪圖儀迅速地把導(dǎo)體圖形直接描繪在玻璃版上制版，然后印刷出來。印刷電路使電子設(shè)備的批量生產(chǎn)變得簡單易行，使電子設(shè)備性能一致，質(zhì)量穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊。如果沒有印刷電路工藝，50年代以來的電子設(shè)備就不可能取得這樣大的進展。
線路板從發(fā)明至今，其歷史60余年。歷史表明：沒有線路板，沒有電子線路，飛行、交通、原子能、計算機、宇航、通信、家電……這一切都無法實現(xiàn)。
道理是容易理解的。芯片，IC，集成電路是電子信息工業(yè)的糧食，半導(dǎo)體技術(shù)體現(xiàn)了一個國家的工業(yè)現(xiàn)代化水平，引導(dǎo)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而半導(dǎo)體（集成電路、 IC）的電氣互連和裝配必須靠線路板。
印刷電路板的種類
按照線路板層數(shù)可分為單面板、雙面板、四層板、六層板以及其他多層線路板。
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單面板
在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。因為導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB叫作單面板（Single-sided）。因為單面板在設(shè)計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。
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雙面板
這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔（via）。導(dǎo)孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，雙面板解決了單面板中因為布線交錯的難點（可以通過導(dǎo)孔通到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。
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多層板
為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)并不代表有幾層獨立的布線層，在特殊情況下會加入空層來控制板厚，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理論可以做到近100層的PCB板。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板，不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果仔細觀察主機板，還是可以看出來。
多層板所用的元件多為貼片式元件，其特點是：
1、與集成電路配合使用，可使整機小型化，減少整機重量；
2、提高了布線密度，縮小了元器件的間距，縮短了信號的傳輸路徑；
3、減少了元器件焊接點，降低了故障率，
4、增設(shè)了屏蔽層，電路的信號失真減少；
5、引入了接地散熱層，可減少局部過熱現(xiàn)象，提高整機工作的可靠性
印刷電路板的制作工藝過程
印刷電路板的制作非常復(fù)雜， 這里以四層印制板為例感受PCB是如何制造出來的。
層壓
這里需要一個新的原料叫做半固化片，是芯板與芯板（PCB層數(shù)>4），以及芯板與外層銅箔之間的粘合劑，同時也起到絕緣的作用。
下層的銅箔和兩層半固化片已經(jīng)提前通過對位孔和下層的鐵板固定好位置，然后將制作好的芯板也放入對位孔中，最后依次將兩層半固化片、一層銅箔和一層承壓的鋁板覆蓋到芯板上。
將被鐵板夾住的PCB板子們放置到支架上，然后送入真空熱壓機中進行層壓。真空熱壓機里的高溫可以融化半固化片里的環(huán)氧樹脂，在壓力下將芯板們和銅箔們固定在一起。
層壓完成后，卸掉壓制PCB的上層鐵板。然后將承壓的鋁板拿走，鋁板還起到了隔離不同PCB以及保證PCB外層銅箔光滑的責(zé)任。這時拿出來的PCB的兩面都會被一層光滑的銅箔所覆蓋。
鉆孔
要將PCB里4層毫不接觸的銅箔連接在一起，首先要鉆出上下貫通的穿孔來打通PCB，然后把孔壁金屬化來導(dǎo)電。
用X射線鉆孔機機器對內(nèi)層的芯板進行定位，機器會自動找到并且定位芯板上的孔位，然后給PCB打上定位孔，確保接下來鉆孔時是從孔位的正中央穿過。
將一層鋁板放在打孔機機床上，然后將PCB放在上面。為了提高效率，根據(jù)PCB的層數(shù)會將1~3個相同的PCB板疊在一起進行穿孔。最后在最上面的PCB上蓋上一層鋁板，上下兩層的鋁板是為了當鉆頭鉆進和鉆出的時候，不會撕裂PCB上的銅箔。
在之前的層壓工序中，融化的環(huán)氧樹脂被擠壓到了PCB外面，所以需要進行切除?？磕ｃ姶哺鶕?jù)PCB正確的XY坐標對其外圍進行切割。
孔壁的銅化學(xué)沉淀
由于幾乎所有PCB設(shè)計都是用穿孔來進行連接的不同層的線路，一個好的連接需要25微米的銅膜在孔壁上。這種厚度的銅膜需要通過電鍍來實現(xiàn)，但是孔壁是由不導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂和玻璃纖維板組成。
所以第一步就是先在孔壁上堆積一層導(dǎo)電物質(zhì)，通過化學(xué)沉積的方式在整個PCB表面，也包括孔壁上形成1微米的銅膜。整個過程比如化學(xué)處理和清洗等都是由機器控制的。
固定PCB
清洗PCB
運送PCB
外層PCB布局轉(zhuǎn)移
接下來會將外層的PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，過程和之前的內(nèi)層芯板PCB布局轉(zhuǎn)移原理差不多，都是利用影印的膠片和感光膜將PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，唯一的不同是將會采用正片做板。
內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是減成法，采用的是負片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線路，清洗掉沒固化的感光膜，露出的銅箔被蝕刻后，PCB布局線路被固化的感光膜保護而留下。
外層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是正常法，采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆蓋的為非線路區(qū)。清洗掉沒固化的感光膜后進行電鍍。有膜處無法電鍍，而沒有膜處，先鍍上銅后鍍上錫。退膜后進行堿性蝕刻，最后再退錫。線路圖形因為被錫的保護而留在板上。
將PCB用夾子夾住，將銅電鍍上去。之前提到，為了保證孔位有足夠好的導(dǎo)電性，孔壁上電鍍的銅膜必須要有25微米的厚度，所以整套系統(tǒng)將會由電腦自動控制，保證其精確性。
外層PCB蝕刻
接下來由一條完整的自動化流水線完成蝕刻的工序。首先將PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然后用強堿清洗掉被其覆蓋的不需要的銅箔。再用退錫液將PCB布局銅箔上的錫鍍層退除。清洗干凈后4層PCB布局就完成了。
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