PCB的電路概圖
初步設(shè)計(jì)的仿真運(yùn)作
為了確保設(shè)計(jì)出來的電路圖可以正常運(yùn)作，這必須先用計(jì)算機(jī)軟件來仿真一次。這類軟件可以讀取設(shè)計(jì)圖，并且用許多方式顯示電路運(yùn)作的情況。這比起實(shí)際做出一塊樣本PCB，然后用手動(dòng)測(cè)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(jù)它們之間如何相連來決定的。它們必須以**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(shù)越少（這也同時(shí)減少導(dǎo)孔的數(shù)目）越好，不過在真正布線時(shí)，我們會(huì)再提到這個(gè)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****的配線，放置的位置是很重要的。
測(cè)試布線可能性，與高速下的正確運(yùn)作
現(xiàn)今的部份計(jì)算機(jī)軟件，可以檢查各零件擺設(shè)的位置是否可以正確連接，或是檢查在高速運(yùn)作下，這樣是否可以正確運(yùn)作。這項(xiàng)步驟稱為安排零件，不過我們不會(huì)太深入研究這些。如果電路設(shè)計(jì)有問題，在實(shí)地導(dǎo)出線路前，還可以重新安排零件的位置。
導(dǎo)出PCB上線路
在概圖中的連接，現(xiàn)在將會(huì)實(shí)地作成布線的樣子。這項(xiàng)步驟通常都是全自動(dòng)的，不過一般來說還是需要手動(dòng)更改某些部份。下面是2層板的導(dǎo)線模板。紅色和藍(lán)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(wǎng)版印刷面的各項(xiàng)標(biāo)示。紅色的點(diǎn)和圓圈代表鉆洞與導(dǎo)孔。**右方我們可以看到PCB上的焊接面有金手指。這個(gè)PCB的**終構(gòu)圖通常稱為工作底片（Artwork）。
每一次的設(shè)計(jì)，都必須要符合一套規(guī)定，像是線路間的**小保留空隙，**小線路寬度，和其它類似的實(shí)際限制等。這些規(guī)定依照電路的速度，傳送信號(hào)的強(qiáng)弱，電路對(duì)耗電與噪聲的敏感度，以及材質(zhì)品質(zhì)與制造設(shè)備等因素而有不同。如果電流強(qiáng)度上升，那導(dǎo)線的粗細(xì)也必須要增加。為了減少PCB的成本，在減少層數(shù)的同時(shí)，也必須要注意這些規(guī)定是否仍舊符合。如果需要超過2層的構(gòu)造的話，那么通常會(huì)使用到電源層以及地線層，來避免信號(hào)層上的傳送信號(hào)受到影響，并且可以當(dāng)作信號(hào)層的防護(hù)罩。
導(dǎo)線后電路測(cè)試
為了確定線路在導(dǎo)線后能夠正常運(yùn)作，它必須要通過**后檢測(cè)。這項(xiàng)檢測(cè)也可以檢查是否有不正確的連接，并且所有聯(lián)機(jī)都照著概圖走。
建立制作檔案
因?yàn)槟壳坝性S多設(shè)計(jì)PCB的CAD工具，制造廠商必須有符合標(biāo)準(zhǔn)的檔案，才能制造板子。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有好幾種，不過**常用的是Gerber files規(guī)格。一組Gerber files包括各信號(hào)、電源以及地線層的平面圖，阻焊層與網(wǎng)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(guī)格設(shè)計(jì)的電子設(shè)備，很可能會(huì)散發(fā)出電磁能量，并且干擾附近的電器。EMC對(duì)電磁干擾（EMI），電磁場(chǎng)（EMF）和射頻干擾（RFI）等都規(guī)定了**大的限制。這項(xiàng)規(guī)定可以確保該電器與附近其它電器的正常運(yùn)作。EMC對(duì)一項(xiàng)設(shè)備，散射或傳導(dǎo)到另一設(shè)備的能量有嚴(yán)格的限制，并且設(shè)計(jì)時(shí)要減少對(duì)外來EMF、EMI、RFI等的磁化率。
換言之，這項(xiàng)規(guī)定的目的就是要防止電磁能量進(jìn)入或由裝置散發(fā)出。這其實(shí)是一項(xiàng)很難解決的問題，一般大多會(huì)使用電源和地線層，或是將PCB放進(jìn)金屬盒子當(dāng)中以解決這些問題。電源和地線層可以防止信號(hào)層受干擾，金屬盒的效用也差不多。對(duì)這些問題我們就不過于深入了。
電路的**大速度得看如何照EMC規(guī)定做了。內(nèi)部的EMI，像是導(dǎo)體間的電流耗損，會(huì)隨著頻率上升而增強(qiáng)。如果兩者之間的的電流差距過大，那么一定要拉長(zhǎng)兩者間的距離。這也告訴我們?nèi)绾伪苊飧邏�，以及讓電路的電流消耗降�?*低。布線的延遲率也很重要，所以長(zhǎng)度自然越短越好。所以布線良好的小PCB，會(huì)比大PCB更適合在高速下運(yùn)作。
制造流程
PCB的制造過程由玻璃環(huán)氧樹脂（Glass Epoxy）或類似材質(zhì)制成的「基板」開始影像（成形／導(dǎo)線制作）
制作的****步是建立出零件間聯(lián)機(jī)的布線。
我們采用負(fù)片轉(zhuǎn)印（Subtractive transfer）方式將工作底片表現(xiàn)在金屬導(dǎo)體上。這項(xiàng)技巧是將整個(gè)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(zhuǎn)�。ˋdditive 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?cè)谶@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(huì)鋪上銅箔，如果制作的是多層板，接下來的步驟則會(huì)將這些板子黏在一起。
接下來介紹導(dǎo)線如何焊在基板上。
正光阻劑（positive photoresist）是由感光劑制成的，它在照明下會(huì)溶解（負(fù)光阻劑則是如果沒有經(jīng)過照明就會(huì)分解）。有很多方式可以處理銅表面的光阻劑，不過**普遍的方式，是將它加熱，并在含有光阻劑的表面上滾動(dòng)（稱作干膜光阻劑）。它也可以用液態(tài)的方式噴在上頭，不過干膜式提供比較高的分辨率，也可以制作出比較細(xì)的導(dǎo)線。
遮光罩只是一個(gè)制造中PCB層的模板。在PCB板上的光阻劑經(jīng)過UV光曝光之前，覆蓋在上面的遮光罩可以防止部份區(qū)域的光阻劑不被曝光（假設(shè)用的是正光阻劑）。這些被光阻劑蓋住的地方，將會(huì)變成布線。
在光阻劑顯影之后，要蝕刻的其它的裸銅部份。蝕刻過程可以將板子浸到蝕刻溶劑中，或是將溶劑噴在板子上。一般用作蝕刻溶劑的有，**化鐵（Ferric Chloride），堿性氨（Alkaline Ammonia），硫酸加過氧化氫（Sulfuric Acid + Hydrogen Peroxide），和**化銅（Cupric Chloride）等。蝕刻結(jié)束后將剩下的光阻劑去除掉。這稱作脫膜（Stripping）程序。
鉆孔與電鍍
如果制作的是多層PCB板，并且里頭包含埋孔或是盲孔的話，每一層板子在黏合前必須要先鉆孔與電鍍。如果不經(jīng)過這個(gè)步驟，那么就沒辦法互相連接了。
在根據(jù)鉆孔需求由機(jī)器設(shè)備鉆孔之后，孔璧里頭必須經(jīng)過電鍍（鍍通孔技術(shù)，Plated-Through-Hole technology，PTH）。在孔璧內(nèi)部作金屬處理后，可以讓內(nèi)部的各層線路能夠彼此連接。在開始電鍍之前，必須先清掉孔內(nèi)的雜物。這是因?yàn)闃渲h(huán)氧物在加熱后會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)變化，而它會(huì)覆蓋住內(nèi)部PCB層，所以要先清掉。清除與電鍍動(dòng)作都會(huì)在化學(xué)制程中完成。
多層PCB壓合
各單片層必須要壓合才能制造出多層板。壓合動(dòng)作包括在各層間加入絕緣層，以及將彼此黏牢等。如果有透過好幾層的導(dǎo)孔，那么每層都必須要重復(fù)處理。多層板的外側(cè)兩面上的布線，則通常在多層板壓合后才處理。
處理阻焊層、網(wǎng)版印刷面和金手指部份電鍍
接下來將阻焊漆覆蓋在**外層的布線上，這樣一來布線就不會(huì)接觸到電鍍部份外了。網(wǎng)版印刷面則印在其上，以標(biāo)示各零件的位置，它不能夠覆蓋在任何布線或是金手指上，不然可能會(huì)減低可焊性或是電流連接的穩(wěn)定性。金手指部份通常會(huì)鍍上金，這樣在插入擴(kuò)充槽時(shí)，才能確保高品質(zhì)的電流連接。
測(cè)試
測(cè)試PCB是否有短路或是斷路的狀況，可以使用光學(xué)或電子方式測(cè)試。光學(xué)方式采用掃描以找出各層的缺陷，電子測(cè)試則通常用飛針探測(cè)儀（Flying-Probe）來檢查所有連接。電子測(cè)試在尋找短路或斷路比較準(zhǔn)確，不過光學(xué)測(cè)試可以更容易偵測(cè)到導(dǎo)體間不正確空隙的問題。
零件安裝與焊接
**后一項(xiàng)步驟就是安裝與焊接各零件了。無論是THT與SMT零件都利用機(jī)器設(shè)備來安裝放置在PCB上。
THT零件通常都用叫做波峰焊接（Wave Soldering）的方式來焊接。這可以讓所有零件一次焊接上PCB。首先將接腳切割到靠近板子，并且稍微彎曲以讓零件能夠固定。接著將PCB移到助溶劑的水波上，讓底部接觸到助溶劑，這樣可以將底部金屬上的氧化物給除去。在加熱PCB后，這次則移到融化的焊料上，在和底部接觸后焊接就完成了。
自動(dòng)焊接SMT零件的方式則稱為再流回焊接（Over Reflow Soldering）。里頭含有助溶劑與焊料的糊狀焊接物，在零件安裝在PCB上后先處理一次，經(jīng)過PCB加熱后再處理一次。待PCB冷卻之后焊接就完成了，接下來就是準(zhǔn)備進(jìn)行PCB的**終測(cè)試了。
節(jié)省制造成本的方法
為了讓PCB的成本能夠越低越好，有許多因素必須要列入考量：
板子的大小自然是個(gè)重點(diǎn)。板子越小成本就越低。部份的PCB尺寸已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)，只要照著尺寸作那么成本就自然會(huì)下降。CustomPCB網(wǎng)站上有一些關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的信息。
使用SMT會(huì)比THT來得省錢，因?yàn)镻CB上的零件會(huì)更密集（也會(huì)比較�。�。
另一方面，如果板子上的零件很密集，那么布線也必須更細(xì)，使用的設(shè)備也相對(duì)的要更高階。同時(shí)使用的材質(zhì)也要更****，在導(dǎo)線設(shè)計(jì)上也必須要更小心，以免造成耗電等會(huì)對(duì)電路造成影響的問題。這些問題帶來的成本，?***跣CB尺寸所節(jié)省的還要多。
層數(shù)越多成本越高，不過層數(shù)少的PCB通常會(huì)造成大小的增加。
鉆孔需要時(shí)間，所以導(dǎo)孔越少越好。
埋孔比貫穿所有層的導(dǎo)孔要貴。因?yàn)槁窨妆仨氁诮雍锨熬拖茹@好洞。
板子上孔的大小是依照零件接腳的直徑來決定。如果板子上有不同類型接腳的零件，那么因?yàn)闄C(jī)器不能使用同一個(gè)鉆頭鉆所有的洞，相對(duì)的比較耗時(shí)間，也代表制造成本相對(duì)提升。
使用飛針式探測(cè)方式的電子測(cè)試，通常比光學(xué)方式貴。一般來說光學(xué)測(cè)試已經(jīng)足夠保證PCB上沒有任何錯(cuò)誤。
總而言之，廠商在設(shè)備上下的工夫也是越來越復(fù)雜了。了解PCB的制造過程是很有用的，因?yàn)楫?dāng)我們?cè)诒容^主機(jī)板時(shí)，相同效能的板子成本可能不同，穩(wěn)定性也各異，這也讓我們得以比較各廠商的能力。
好的工程師可以光看主機(jī)板設(shè)計(jì)，就知道設(shè)計(jì)品質(zhì)的好壞。您也許自認(rèn)沒那么強(qiáng)，不過下次您拿到主機(jī)板或是顯示卡時(shí)，不妨先鑒賞一下PCB設(shè)計(jì)之美吧！
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