電路板是電子元器件的支撐體。主要由焊盤、過孔、安裝孔、導(dǎo)線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等組成，電路板使電路迷你化、直觀化，對于固定電路的批量生產(chǎn)和優(yōu)化用電器布局起重要作用。

1 電路板簡介

電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)，又稱線路板、PCB板、鋁基板、高頻板、超薄線路板、超薄電路板、印刷(銅刻蝕技術(shù))電路板等，是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。傳統(tǒng)的電路板，采用印刷蝕刻阻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產(chǎn)品不斷微小化跟精細(xì)化，目前大多數(shù)的電路板都是采用貼附蝕刻阻劑(壓膜或涂布)，經(jīng)過曝光顯影后，再以蝕刻做出電路板。

2 電路板的原理

電路板主要由焊盤、過孔、安裝孔、導(dǎo)線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等組成。常見的板層結(jié)構(gòu)包括單層板(Single Layer PCB)、雙層板(Double Layer PCB)和多層板(Multi Layer PCB)三種。各組成部分的主要功能如下：

① 焊盤：用于焊接元器件引腳的金屬孔。

② 過孔：有金屬過孔和非金屬過孔，其中金屬過孔用于連接各層之間元器件引腳。

③ 安裝孔：用于固定電路板。

④ 導(dǎo)線：用于連接元器件引腳的電氣網(wǎng)絡(luò)銅膜。

⑤ 接插件：用于電路板之間連接的元器件。

⑥ 填充：用于地線網(wǎng)絡(luò)的敷銅，可以有效的減小阻抗。

⑦ 電氣邊界：用于確定電路板的尺寸，所有電路板上的元器件都不能超過該邊界。

⑧ 工作原理：利用板基絕緣材料隔離開表面銅箔導(dǎo)電層，使得電流沿著預(yù)先設(shè)計(jì)好的路線在各種元器件中流動(dòng)完成諸如做功、放大、衰減、調(diào)制、解調(diào)、編碼等功能。

3 電路板制作方法

盡管電路板的制作和加工的方法有很多種，但傳統(tǒng)的快速制板方法主要可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類：

① 物理方法：

通過利用各種刀具和電動(dòng)工具，手工把線路板上不需要的銅刻去。這種方法比較費(fèi)力，而且精度低，只有相對較簡單的線路才可以采用。

特點(diǎn)：費(fèi)工費(fèi)時(shí)、精度不易控制且存在不可恢復(fù)性，對操作要求很高，目前已經(jīng)鮮有人采用。

② 化學(xué)方法：

通過在空白覆銅板上覆蓋保護(hù)層，在腐蝕性溶液里把不必要的銅蝕去，是當(dāng)前大部份開發(fā)者使用的方法。覆蓋保護(hù)層的方法多種多樣，主要有最傳統(tǒng)的手工描漆方法、粘貼定制的不干膠方法、膠片感光方法以及近年才發(fā)展起來的熱轉(zhuǎn)印打印PCB板方法。

特點(diǎn)：工藝相對復(fù)雜，但精度可控，是目前使用最廣泛的快速制板方法，但仍存在諸多問題。

③ 手工描漆：

將油漆用毛筆或硬筆在空白覆銅板上手工描繪出線路的形狀，吹干后即可放進(jìn)溶液里面直接腐蝕。

④ 粘貼不干膠：

市面上有各種不干膠被制成條狀和圓片狀，在空白線路板上根據(jù)需要組合不同的不干膠，粘緊后即可腐蝕。

⑤ 膠片感光：

把PCB線路板圖通過激光打印機(jī)打印在膠片上，空白覆銅板上預(yù)先涂上一層感光材料(市面有已涂好的覆銅板出售)，在暗房環(huán)境下曝光、顯影、定影、清洗后即可在溶液里腐蝕。

⑥ 熱轉(zhuǎn)印：

通過熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)把線路直接打印在空白線路板上，然后放進(jìn)腐蝕液里腐蝕。

綜上所述：傳統(tǒng)的物理制板方法費(fèi)工又費(fèi)時(shí)且精度低，化學(xué)快速制板方法盡管精度可控，但工藝復(fù)雜且不利環(huán)保。而不論是物理方法還是化學(xué)方法，兩者都對操作技巧要求較高，因此，都不能稱得上是可以幫助工程師實(shí)現(xiàn)"快速"制板的好方法。

4 電路板設(shè)計(jì)步驟

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?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB叫作單面板。多層板，多層有導(dǎo)線，必須要在兩層間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行，這種電路間的橋梁叫做導(dǎo)孔(via)。電路板的基本設(shè)計(jì)過程可分為以下四個(gè)步驟：

(1) 電路原理圖的設(shè)計(jì)：電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是利用Protel DXP的原理圖編輯器來繪制原理圖。

(2) 生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表：網(wǎng)絡(luò)報(bào)表就是顯示電路原理與中各個(gè)元器件的鏈接關(guān)系的報(bào)表，它是連接電路原理圖設(shè)計(jì)與電路板設(shè)計(jì)的橋梁與紐帶，通過電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)報(bào)表，可以迅速地找到元器件之間的聯(lián)系，從而為后面的PCB設(shè)計(jì)提供方便。

(3) 印刷電路板的設(shè)計(jì)：印刷電路板的設(shè)計(jì)即我們通常所說的PCB設(shè)計(jì)，它是電路原理圖轉(zhuǎn)化成的最終形式，這部分的相關(guān)設(shè)計(jì)較電路原理圖的設(shè)計(jì)有較大的難度，我們可以借助Protel DXP的強(qiáng)大設(shè)計(jì)功能完成這一部分的設(shè)計(jì)。

(4) 生成印刷電路板報(bào)表：印刷電路板設(shè)計(jì)完成后，還需生成各種報(bào)表，如生成引腳報(bào)表、電路板信息報(bào)表、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報(bào)表等，最后打印出印刷電路圖。

5 電路板的分類

線路板按層數(shù)來分的話分為單面板，雙面板，和多層線路板三個(gè)大的分類。

1.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?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以就稱這種PCB叫作單面線路板。單面板通常制作簡單，造價(jià)低，但是缺點(diǎn)是無法應(yīng)用于太復(fù)雜的產(chǎn)品上。

2.雙面板是單面板的延伸，當(dāng)單層布線不能滿足電子產(chǎn)品的需要時(shí)，就要使用雙面板了。雙面都有覆銅有走線，并且可以通過過孔來導(dǎo)通兩層之間的線路，使之形成所需要的網(wǎng)絡(luò)連接。

3.多層板是指具有三層以上的導(dǎo)電圖形層與其間的絕緣材料以相隔層壓而成，且其間導(dǎo)電圖形按要求互連的印制板。多層線路板是電子信息技術(shù)向高速度、多功能、大容量、小體積、薄型化、輕量化方向發(fā)展的產(chǎn)物。

線路板按特性來分的話分為軟板(FPC)，硬板(PCB)，軟硬結(jié)合板(FPCB)。

6 電路板檢測方法

1. 針床測試法

這種方法由帶有彈簧的探針連接到電路板上的每一個(gè)檢測點(diǎn)。彈簧使每個(gè)探針具有100?-?200g?的壓力，以保證每個(gè)檢測點(diǎn)接觸良好，這樣的探針排列在一起被稱為"針床"。在檢測軟件的控制下，可以對檢測點(diǎn)和檢測信號(hào)進(jìn)行編程，檢測者可以獲知所有測試點(diǎn)的信息。

2. 電路板的觀測

電路板體積小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此對電路板的觀察也必須用到專業(yè)的觀測儀器。一般我們采用便攜式視頻顯微鏡來觀察電路板的結(jié)構(gòu)，通過視頻顯微攝像頭，可以清晰從顯微鏡看到非常直觀的電路板的顯微結(jié)構(gòu)。通過這種方式，我們就比較容易進(jìn)行電路板的設(shè)計(jì)和檢測。

3. 雙探針飛針測試法

飛針測試儀不依賴于安裝在夾具或支架上的插腳圖案。基于這種系統(tǒng)，兩個(gè)或更多的探針安裝在x-y平面上可自由移動(dòng)的微小磁頭上，測試點(diǎn)由CADI?Gerber數(shù)據(jù)直接控制。雙探針能在彼此相距4mil的范圍內(nèi)移動(dòng)。探針能夠獨(dú)立地移動(dòng)，并且沒有真正的限定它們彼此靠近的程度。帶有兩個(gè)可來回移動(dòng)的臂狀物的測試儀是以電容的測量為基礎(chǔ)的。將電路板緊壓著放在一塊金屬板上的絕緣層上，作為電容器的另一個(gè)金屬板。假如在線路之間有一條短路，電容將比在一個(gè)確定的點(diǎn)上大。

7 電路板維修技巧

1、觀察法

當(dāng)我們拿到一塊待維修的電路板時(shí)， 首先對它的外觀進(jìn)行仔細(xì)的觀察。如果電路板被燒過， 那么在給電路板通電前， 一定要仔細(xì)檢查電源電路是否正常， 在確保不會(huì)引起二次損傷后再通電。觀察法是屬于靜態(tài)檢查法的一種，在運(yùn)用觀察法時(shí)，一般遵循以下幾個(gè)步驟。

第一步：觀察電路板有沒有被人為損壞；

第二步：觀察電路板上的元器件有沒有被燒壞的；

第三步：觀察電路板上的集成電路；

第四步：觀察電路板上的走線有沒有起皮、燒糊斷路的情況。沉銅孔有沒有脫離焊盤的；

第五步：觀察電路板上的保險(xiǎn)(包括保險(xiǎn)管和熱敏電阻)，看保險(xiǎn)絲是否被熔斷。有時(shí)由于保險(xiǎn)絲太細(xì)，看不清楚，可以借助輔助工具-萬用表來判斷保險(xiǎn)管是否損壞。

2、靜態(tài)測量法

對大部分的電路板來說，通過前面的觀察法，并不能發(fā)現(xiàn)問題。只要少部分的電路板會(huì)因?yàn)橐恍┨厥獾脑虬l(fā)生物理變形，輕易的找出故障原因，大部分發(fā)生故障的電路板，還是需要借助萬用表，對電路板上的一些主要元器件、關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行有序的測量，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

在測量之前， 首先要判斷電路是以模擬信號(hào)為主， 還是以數(shù)字信號(hào)為主。下面只著重闡述數(shù)字電路的靜態(tài)測量法，維修主要遵循以下幾個(gè)步驟來進(jìn)行。

第一步：使用萬用表檢查電源與地之間是否短路；

第二步：使用萬用表測量二極管，觀察其工作是否正常；

第三步：使用萬用表電阻檔測量電容，看是否有短路、斷路的情況，如果有，則說明這部分電路有問題，下一步就需要確定是元件本身有問題， 還是跟它相連的電路有問題；

第四步：同樣使用萬用表對電路板上的集成電路、三極管、電阻等進(jìn)行測量，看其是否符合本身的邏輯性能……詳細(xì)>>

Tips：通過觀察法和靜態(tài)測量法的檢查之后， 電路板維修中出現(xiàn)的大部分問題可以被解決， 值得注意的一點(diǎn)是一定要確保電源的正常， 避免在下一步進(jìn)行后造成對電路板的二次損傷。

3、在線測量法

在線測量法一般應(yīng)用在批量生產(chǎn)電路板的廠家，生產(chǎn)廠商為了維修方便，一般會(huì)搭建一個(gè)比較通用的調(diào)試維修平臺(tái)， 它可以方便的提供電路板所需的電源以及一些必要的初始信號(hào)。在線測量法主要解決兩個(gè)方面的問題。一是將上兩個(gè)步驟中發(fā)現(xiàn)的問題細(xì)分， 最終鎖定到出現(xiàn)問題的元器件。二是通過上面兩步的檢查，問題并沒有得到解決的，需要通過在線測量找出故障原因。在線測量法主要用于兩塊好壞電路板的對比，通過對比，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。