盡管印刷電路板（PCB）在電氣和電子領域是一個通用術語，但很少有人知道其起源，要求和設計要求。在PCB發展到目前狀態之前，必須通過從一個點到另一點的布線將組件互連。這不僅費力，而且易于在接線絕緣層老化，破裂和形成短路的連接處和地方頻繁發生故障。

這導致人們繼續進行繞線。他們在單個連接點的金屬柱上纏繞了一根細規格的電線。這樣就創建了一個連接，該連接具有高度耐用性，氣密性并且易于更改。

但是，隨著電子技術朝著集成電路和SMD的發展，電子產品中電子部件的數量和復雜性大大增加，而消費者則希望減小電子產品的尺寸和成本。為了滿足這些需求，設計人員和制造商開發了印刷電路板或PCB。

PCB的功能

PCB用印刷在非導電板或基板上的銅跡線代替了點對點導線連接，因此得名。PCB還具有在板上安裝其他所需電子組件的空間，這使焊接的PCB成為當今電子設備中的主要子組件。除了將組件機械固定在PCB上之外，焊料還可以在組件引線和PCB上的銅走線之間形成良好的電連接。

PCB類型

單面PCB僅在不導電基板的一側具有銅走線。為了在較小的板上容納更高復雜度的電路，單面PCB很快就讓位給了雙面電路，而雙面電路的銅跡線出現在基板的兩側。隨著電路復雜度的進一步提高，設計人員繼續設計多層PCB，并使用過孔將每一層上的銅走線互連。當今現代計算機板的復雜性要求它們能夠容納多達16層以上的層。

PCB零件

典型的PCB的非導電基板是由酚醛紙或玻璃環氧樹脂制成的，并且是剛性結構。特殊的PCB可以由其他材料制成，例如聚酰亞胺或Kapton，并且可以是柔性的而不是剛性的。除了不導電的基板和銅走線以外，綠色絕緣掩模（也稱為阻焊層）可以保護PCB，僅留下將要焊接的部分走線或焊盤。柔性板使用覆蓋層代替綠色阻焊層。

為了幫助組裝并允許指示器更好地理解PCB，設計人員通常在阻焊層的頂部應用淺色的slikscreen層，從而在PCB上添加字母，數字和符號。例如，絲網印刷標簽可以指示連接器的每個插針的功能或LED的極性。

使用PCB的優勢

PCB提供了堅實的表面，可以有組織，有序地在其上安裝構成電子設備的組件。PCB還提供了組件之間所需的絕緣，以使它們能夠正常運行并散熱。簡而言之，PCB是允許設計人員制造更小巧，更緊湊的電子設備的因素之一。

設計印刷電路板

要設計PCB，必須了解其制造過程。基板最初在其一側或兩側都具有一層銅，具體取決于最終是單面PCB還是雙面PCB。設計人員確定最終將留在PCB上的銅走線的圖案，制造商通過光刻工藝將圖案轉移到銅層上。然后，制造商通過化學蝕刻去除多余的銅。在為通孔和通孔元件的引線鉆出必要的孔后，制造商用阻焊層和絲印覆蓋銅走線。

確定物理尺寸

設計PCB的最常用方法始于估算將所有組件固定在設備內所需的空間量。如果可用空間不足，則設計人員必須使用更小尺寸的組件或增加設備內的空間-折衷方案通常會提供解決方案。該練習還定義了PCB的物理邊界及其在設備中的安裝方法。

元件放置

然后，PCB設計人員將電子組件（或更確切地說，它們的封裝）放置在PCB邊界內，并進行排列以最大程度地簡化連接。例如，將PCB與設備頂部的面板互連的連接器可以最佳地放置在PCB的外邊緣并更靠近面板。類似地，設計人員可能會將與IC相關的組件放置得更近，以降低連接的復雜性。

手工設計

較早的時候，設計人員會使用自粘膠帶和襯墊以4：1的比例將組件的足跡布置在Mylar板上。完成后，工業相機將制作出具有與實際比例正確的設計的攝影膠片，制造商使用該膠片將圖案轉印到銅層上。計算機的出現和易于使用的PCB設計軟件包使上述過程過時了。

計算機輔助設計

如今，設計人員依靠CAD或計算機輔助的PCB設計軟件包來為制造商生成銅走線圖案。CAD軟件包通常具有一個數據庫，其中包含設計人員使用的眾多電子組件的符號，封裝和其他詳細信息。用于PCB設計的CAD軟件包分為三個部分：用于捕獲電路原理圖的原理圖捕獲，用于創建互連的自動布線器以及用于生成必要的輸出文件的打印機部分。

CAD軟件包中的數據庫為設計人員提供了各個組件的符號，而設計人員則必須為其使用的每個組件定義特定的封裝。當設計人員將不同組件的引腳互連時，軟件包將通過生成網表來跟蹤。

自動布線器使用網表將定義的封裝放置在邊界內，并允許設計人員以最佳的方式布置它們。成功完成后，自動布線器將互連組件與默認寬度的跡線。設計人員可以將特定跡線的寬度定義為大于或小于默認寬度，自動布線器將嘗試重新布線以適應更改。如果無法在單面完成設計，自動布線器將建議設計人員使用兩層或更多層。PCB行業使用Gerber文件作為將工程信息傳輸到制造商以制造PCB的標準模式。