PCB工藝知識

印刷電路板入門（新手學習）

表面貼裝技術（surface mounted technology）

使用表面黏貼式封裝（surface mounted technology，smt）的零件，接腳是焊在與零件同一面。這種技術不用為每個接腳的焊接，而都在pcb上鉆

洞。 

表面黏貼式的零件，甚至還能在兩面都焊上。 

（表面黏著式的零件焊在pcb上的同一面。）

smt也比tht的零件要小。和使用tht零件的pcb比起來，使用smt技術的pcb板上零件要密集很多。smt封裝零件也比tht的要便宜。所以現今的pcb上

大部分都是smt，自然不足為奇。 

因為焊點和零件的接腳非常的小，要用人工焊接實在非常難。不過如果考慮到目前的組裝都是全自動的話，這個問題只會出現在修復零件的時候

吧。 

設計流程 

在pcb的設計中，其實在正式布線前，還要經過很漫長的步驟，以下就是主要設計的流程： 

系統規格 

首先要先規劃出該電子設備的各項系統規格。包含了系統功能，成本限制，大小，運作情形等等。 

系統功能區塊圖 

接下來必須要制作出系統的功能方塊圖。方塊間的關系也必須要標示出來。 

將系統分割幾個pcb 

將系統分割數個pcb的話，不僅在尺寸上可以縮小，也可以讓系統具有升級與交換零件的能力。系統功能方塊圖就提供了我們分割的依據。像是計

算機就可以分成主機板、顯示卡、聲卡、軟盤驅動器和電源等等。 

決定使用封裝方法，和各pcb的大小 

當各pcb使用的技術和電路數量都決定好了，接下來就是決定板子的大小了。如果設計的過大，那么封裝技術就要改變，或是重新作分割的動作。

在選擇技術時，也要將線路圖的品質與速度都考量進去。

繪出所有pcb的電路概圖 

概圖中要表示出各零件間的相互連接細節。所有系統中的pcb都必須要描出來，現今大多采用cad（計算機輔助設計，computer aided design）的

方式。下面就是使用circuitmakertm設計的范例。 

pcb的電路概圖 

初步設計的仿真運作 

為了確保設計出來的電路圖可以正常運作，這必須先用計算機軟件來仿真一次。這類軟件可以讀取設計圖，并且用許多方式顯示電路運作的情況。

這比起實際做出一塊樣本pcb，然后用手動測量要來的有效率多了。

將零件放上pcb ：

零件放置的方式，是根據它們之間如何相連來決定的。它們必須以最有效率的方式與路徑相連接。所謂有效率的布線，就是牽線越短并且通過層數

越少（這也同時減少導孔的數目）越好，不過在真正布線時，我們會再提到這個問題。下面是總線在pcb上布線的樣子。為了讓各零件都能夠擁有

完美的配線，放置的位置是很重要的。 

導線構成的總線 

測試布線可能性，與高速下的正確運作 

現今的部份計算機軟件，可以檢查各零件擺設的位置是否可以正確連接，或是檢查在高速運作下，這樣是否可以正確運作。這項步驟稱為安排零

件，不過我們不會太深入研究這些。如果電路設計有問題，在實地導出線路前，還可以重新安排零件的位置。 

導出pcb上線路 

在概圖中的連接，現在將會實地作成布線的樣子。這項步驟通常都是全自動的，不過一般來說還是需要手動更改某些部份。下面是2層板的導線模

板。紅色和藍色的線條，分別代表pcb的零件層與焊接層。白色的文字與四方形代表的是網版印刷面的各項標示。紅色的點和圓圈代表鉆洞與導

孔。最右方我們可以看到pcb上的焊接面有金手指。這個pcb的最終構圖通常稱為工作底片（artwork）。 

使用cad軟件作pcb導線設計 

每一次的設計，都必須要符合一套規定，像是線路間的最小保留空隙，最小線路寬度，和其它類似的實際限制等。這些規定依照電路的速度，傳送

信號的強弱，電路對耗電與噪聲的敏感度，以及材質品質與制造設備等因素而有不同。如果電流強度上升，那導線的粗細也必須要增加。為了減少

pcb的成本，在減少層數的同時，也必須要注意這些規定是否仍舊符合。如果需要超過2層的構造的話，那么通常會使用到電源層以及地線層，來避

免信號層上的傳送信號受到影響，并且可以當作信號層的防護罩。

導線后電路測試 

為了確定線路在導線后能夠正常運作，它必須要通過最后檢測。這項檢測也可以檢查是否有不正確的連接，并且所有聯機都照著概圖走。 

建立制作檔案 

因為目前有許多設計pcb的cad工具，制造廠商必須有符合標準的檔案，才能制造板子。標準規格有好幾種，不過最常用的是gerber files規格。一

組gerber files包括各信號、電源以及地線層的平面圖，阻焊層與網板印刷面的平面圖，以及鉆孔與取放等指定檔案。 

電磁兼容問題 

沒有照emc（電磁兼容）規格設計的電子設備，很可能會散發出電磁能量，并且干擾附近的電器。emc對電磁干擾（emi），電磁場（emf）和射頻干

擾（rfi）等都規定了最大的限制。這項規定可以確保該電器與附近其它電器的正常運作。emc對一項設備，散射或傳導到另一設備的能量有嚴格的

限制，并且設計時要減少對外來emf、emi、rfi等的磁化率。換言之，這項規定的目的就是要防止電磁能量進入或由裝置散發出。這其實是一項很

難解決的問題，一般大多會使用電源和地線層，或是將pcb放進金屬盒子當中以解決這些問題。電源和地線層可以防止信號層受干擾，金屬盒的效

用也差不多。對這些問題我們就不過于深入了。 

電路的最大速度得看如何照emc規定做了。內部的emi，像是導體間的電流耗損，會隨著頻率上升而增強。如果兩者之間的的電流差距過大，那么一

定要拉長兩者間的距離。這也告訴我們如何避免高壓，以及讓電路的電流消耗降到最低。布線的延遲率也很重要，所以長度自然越短越好。所以布

線良好的小pcb，會比大pcb更適合在高速下運作。 

制造流程 

pcb的制造過程由玻璃環氧樹脂（glass epoxy）或類似材質制成的「基板」開始。 

影像（成形／導線制作） 

制作的第一步是建立出零件間聯機的布線。我們采用負片轉?。╯ubtractive transfer）方式將工作底片表現在金屬導體上。這項技巧是將整個表

面鋪上一層薄薄的銅箔，并且把多余的部份給消除。追加式轉?。╝dditive pattern transfer）是另一種比較少人使用的方式，這是只在需要的

地方敷上銅線的方法，不過我們在這里就不多談了。 

如果制作的是雙面板，那么pcb的基板兩面都會鋪上銅箔，如果制作的是多層板，接下來的步驟則會將這些板子黏在一起。 

接下來的流程圖，介紹了導線如何焊在基板上。