除了固定各種小零件外，PCB多層板的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。隨著電子設備越來越復雜，需要的零件越來越多，PCB多層板上頭的線路與零件也越來越密集了。 標準的PCB多層板長得就像這樣。裸板（上頭沒有零件）也常被稱為「印刷線路板Printed Wiring Board（PWB）」。    

板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在制造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細小線路了。這些線路被稱作導線（conductor pattern）或稱布線，并用來提供PCB多層板上零件的電路連接。    

為了將零件固定在PCB多層板上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上。在最基本的PCB多層板（單面板）上，零件都集中在其中一面，導線則都集中在另一面。這么一來我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的。因為如此，PCB多層板的正反面分別被稱為零件面（Component Side）與焊接面（Solder Side）。    

如果PCB多層板上頭有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去，那么該零件安裝時會用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝。下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零撥插力式）插座，它可以讓零件（這里指的是CPU）可以輕松插進插座，也可以拆下來。插座旁的固定桿，可以在您插進零件后將其固定。    

如果要將兩塊PCB多層板相互連結，一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭（edge connector）。金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實上也是PCB多層板布線的一部份。通常連接時，我們將其中一片PCB多層板上的金手指插進另一片PCB多層板上合適的插槽上（一般叫做擴充槽Slot）。在計算機中，像是顯示卡，聲卡或是其它類似的界面卡，都是借著金手指來與主機板連接的。   

PCB多層板上的綠色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的顏色。這層是絕緣的防護層，可以保護銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網(wǎng)印刷面（silk screen）。通常在這上面會印上文字與符號（大多是白色的），以標示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標面（legend）。   

單面板（Single-Sided Boards）    

我們剛剛提到過，在最基本的PCB多層板上，零件集中在其中一面，導線則集中在另一面上。因為導線只出現(xiàn)在其中一面，所以我們就稱這種PCB多層板叫作單面板（Single-sided）。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。   

雙面板（Double-Sided Boards）    

這種電路板的兩面都有布線。不過要用上兩面的導線，必須要在兩面間有適當?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的「橋梁」叫做導孔（via）。導孔是在PCB多層板上，充滿或涂上金屬的小洞，

它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，而且因為布線可以互相交錯（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復雜的電路上。   

多層板（Multi-Layer Boards）    

為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。多層板使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進一層絕緣層后黏牢（壓合）。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結構，不過技術上可以做到近100層的PCB多層板板。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板，不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因PCB多層板中的各層都緊密的結合，一般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果您仔細觀察主機板，也許可以看出來。    

我們剛剛提到的導孔（via），如果應用在雙面板上，那么一定都是打穿整個板子。不過在多層板當中，如果您只想連接其中一些線路，那么導孔可能會浪費一些其它層的線路空間。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技術可以避免這個問題，因為它們只穿透其中幾層。盲孔是將幾層內(nèi)部PCB多層板與表面PCB多層板連接，不須穿透整個板子。埋孔則只連接內(nèi)部的PCB多層板，所以光是從表面是看不出來的。   
在多層板PCB多層板中，整層都直接連接上地線與電源。所以我們將各層分類為信號層（Signal），電源層（Power）或是地線層（Ground）。如果PCB多層板上的零件需要不同的電源供應，通常這類PCB多層板會有兩層以上的電源與電線層。  

零件封裝技術：插入式封裝技術（Through Hole Technology）    

將零件安置在板子的一面，并將接腳焊在另一面上，這種技術稱為「插入式（Through Hole Technology，THT）」封裝。這種零件會需要占用大量的空間，并且要為每只接腳鉆一個洞。所以它們的接腳其實占掉兩面的空間，而且焊點也比較大。但另一方面，THT零件和SMT（Surface Mounted Technology，表面黏著式）零件比起來，與PCB多層板連接的構造比較好，關于這點我們稍后再談。像是排線的插座，和類似的界面都需要能耐壓力，所以通常它們都是THT封裝。    

表面黏貼式封裝技術（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多層板上鉆洞。   

表面黏貼式的零件，甚至還能在兩面都焊上。    

SMT也比THT的零件要小。和使用THT零件的PCB多層板比起來，使用SMT技術的PCB多層板板上零件要密集很多。SMT封裝零件也比THT的要便宜。所以現(xiàn)今的PCB多層板上大部分都是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(xiàn)在修復零件的時候吧。  
設計流程    

在PCB多層板的設計中，其實在正式布線前，還要經(jīng)過很漫長的步驟，以下就是主要設計的流程：   

系統(tǒng)規(guī)格    

首先要先規(guī)劃出該電子設備的各項系統(tǒng)規(guī)格。包含了系統(tǒng)功能，成本限制，大小，運作情形等等。   系統(tǒng)功能區(qū)塊圖    接下來必須要制作出系統(tǒng)的功能方塊圖。方塊間的關系也必須要標示出來。   

將系統(tǒng)分割幾個PCB多層板    

將系統(tǒng)分割數(shù)個PCB多層板的話，不僅在尺寸上可以縮小，也可以讓系統(tǒng)具有升級與交換零件的能力。系統(tǒng)功能方塊圖就提供了我們分割的依據(jù)。像是計算機就可以分成主機板、顯示卡、聲卡、軟盤驅(qū)動器和電源等等。   決定使用封裝方法，和各PCB多層板的大小。    

當各PCB多層板使用的技術和電路數(shù)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(zhì)與速度都考量進去。   

繪出所有PCB多層板的電路概圖   

概圖中要表示出各零件間的相互連接細節(jié)。所有系統(tǒng)中的PCB多層板都必須要描出來，現(xiàn)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多層板的電路概圖   

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多層板，然后用手動測量要來的有效率多了。   

將零件放上PCB多層板

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(shù)越少（這也同時減少導孔的數(shù)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多層板上布線的樣子。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。

測試布線可能性，與高速下的正確運作    

現(xiàn)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多層板上線路    

在概圖中的連接，現(xiàn)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多層板的零件層與焊接層。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多層板上的焊接面有金手指。這個PCB多層板的最終構圖通常稱為工作底片（Artwork）。    

每一次的設計，都必須要符合一套規(guī)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(guī)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(zhì)品質(zhì)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多層板的成本，在減少層數(shù)的同時，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(lián)機都照著概圖走。  
建立制作檔案   

因為目前有許多設計PCB多層板的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(guī)格有好幾種，不過最常用的是Gerber files規(guī)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(wǎng)板印刷面的平面圖，以及鉆孔與取放等指定檔案。

責任編輯：雅鑫達，PCBA一站式服務商！