印制线路板-科普123

印制线路板

生物科学2023-02-02 21:20:55百科

印制线路板

[拼音]：yinzhi xianluban

[外文]：printed wiring board

在绝缘基板上用印制手段制出导体图形，构成电气互连的线路。

印制手段一般可分减成法（蚀刻法）和加成法。前者是在覆铜箔的绝缘基板上蚀刻去掉不需要的铜箔，形成导体图形；加成法是在绝缘基板上用化学沉积或用与化学沉积相结合的其他手段形成导体图形。在印制导体图形的过程中同时用印制法制作一些无源元件，如电阻、电容和电感等，则称为印制电路。印制线路主要用来安装和互连各种电子元件、器件。它能减小设备的体积和重量，并能提高设备的可靠性，适于自动化设备进行大量生产。因此，在电子工业中广泛使用印制线路代替普通导线的互连。

分类

印制线路可按层数分类，也可按基板的刚性分类。

按层数分类

（1）单面印制线路:仅在绝缘基材的一面有印制导体图形；

（2）双面印制线路:在绝缘基材的两面都有印制导体图形；

（3）多层印制线路:三层以上（包括三层）的印制导体图形，层间以绝缘材料粘合，并用金属化孔完成层间电气互连。层数的多少即是互连密度的高低。大型计算机和导航系统等需要采用层数较多（有的多达20层以上）的多层印制电路；而一般的电子手表、收音机、收录机和电视机等，采用单面或双面印制线路。

按基板的刚性分类

（1）刚性印制线路：相对于挠性来说具有较大的刚性，兼有电气互连和安装元件、器件的作用；

（2）挠性印制线路：其基底材料为挠性材料。这种印制线路可以弯曲，并可做成单面、双面或多层挠性印制线路，用以实现部件间的电气互连。此外，还有一些具有特殊用途的印制线路，如齐平印制电路，它将导线嵌入绝缘基板材料中，导线的外表面与绝缘基板表面在同一平面上。这种印制线路主要用于旋转开关、转换器、分压器、编码器，以及计算机处理等设备中。

基板材料

印制线路常用的基板材料，主要是酚醛纸质层压板和环氧玻璃布层压板，分为普通型和阻燃型两种。酚醛纸质层压板价格低，主要用于制造单面印制线路。环氧玻璃布层压板在130～170 公式符号的高温下仍具有良好的电气、机械性能，广泛用于制造双面和多层印制线路。在频率1吉赫范围内，应使用聚四氟乙烯玻璃布层压板；频率高于3吉赫时，应使用陶瓷（如氧化铝）基板材料；频率在10吉赫时，应使用合成蓝宝石基板材料。有时也使用耐温性更高、厚度方向热膨胀系数更低的一些基板材料，代替环氧玻璃布基板材料。例如，聚酰亚胺用玻璃布、石英玻璃布或用热膨系数为负值的碳纤维作为增强材料制造层压板，用以制出能安装陶瓷芯片载体的印制线路。挠性印制线路的基板材料，主要使用聚酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯薄膜等。

设计

印制线路的设计通常分为三个阶段：

（1）选择印制线路的材料、尺寸、形状、外部连接和安装方法；

（2）根据电原理图画出元件、器件位置和互连导线位置的布线图；

（3）根据布线图制备照相底图。照相底图一般比实际印制线路的尺寸大2～4倍，放大的倍数取决于印制线路所要求的精确度。照相底图可以用石墨绘制或用胶带贴出，也可以用刀在涂有可剥性涂覆层的薄膜上刻出，再经过照相缩小，便可制成原始模板──照相底片。

在线路复杂和精确度要求很高的印制线路中，常常采用计算机辅助设计进行逻辑划分，确定元件、器件位置和互连导线的布线，并用计算机控制的光点扫描直接摄制出照相底片。同时，还能为生产印制线路的一些自动化设备（如自动化钻孔机、自动测试设备和元件、器件自动插装设备等）提供所需的控制纸带、磁带或软磁盘。

制造工艺

图1为制造印制线路的主要工艺流程。在印制线路制造工艺中，最主要的是导体图形形成和金属化孔工艺。

导体图形形成工艺

可划分为减成法（蚀刻法）和加成法两类（图2）。减成法是在覆铜箔基板上用光刻法或丝网漏印法形成正相抗蚀保护膜，然后用蚀刻液蚀刻除去未被保护的铜箔而形成导体图形。加成法是在无铜箔基板上做出负相保护膜、在无保护膜的图形上用化学沉积或与电镀相结合的方法形成导体图形。用这种方法可同时形成金属化孔。

金属化孔

或称镀通孔。基板两面导体图形的电气互连过去常用多股导线、空心铆钉和实心铆钉完成，现代普遍采用金属化孔工艺，即在孔壁上沉积一层金属，使孔两端导体间形成电气互连（图3）。传统的工艺是先将印制线路板钻孔，再用化学沉积法在孔壁上沉积一层铜，然后再电镀到规定厚度。

技术趋向

印制线路板技术的发展可分为四个方面。

高布线密度的印制线路

随着大规模、超大规模集成电路的使用，要求印制线路进一步减小网格间距、导线间距、导线宽度、焊盘和金属化孔的尺寸。在间距为2.54毫米的两个孔之间的布线根数，已从1～2根向3～4根甚至更多根数发展。因此，必须相应地采用高密度的细导线和多层数印制线路的新工艺和新结构。例如，减成法采用超薄铜箔；加成法或半加成法形成导体图形工艺，采用薄的层压材料；研究高分散能力的电镀液和化学镀铜工艺镀板厚－孔径比高的金属化孔；提高印制板的热稳定性，使之能在表面安装芯片载体。为满足高性能要求，需要研制高频电性能与热稳定性良好的聚酰亚铵、聚四氟乙烯等层压材料。

研制耐高温或金属芯的印制线路

在一般的印制线路基材中夹铝和铜等金属芯，以增加冷却能力，或用热膨胀系数低的金属板作芯子制成搪瓷板来印制线路。金属芯印制线路的主要优点是散热性好，有屏蔽作用，机械加工性能好，机械强度高。

多层布线板技术

从印制线路板技术派生的技术，即在有电源层和地层的双面印制线路板上涂覆粘结层。然后，在计算机程序控制的自动布线机上进行布线、压平和固化粘结层，并在需连接的交点上钻孔和金属化孔形成规定的互连线路 (图4)。这种技术的主要优点是，不需要复杂的制造照相底片工序，布线密度高，信号线与地线距离一致。因此阻抗一致性好，生产周期短，可代替一般的多层印制线路。