PCB接線端子:實現電氣連接的配件産品之一-中文百科頻道

應用範圍

PCB幾乎我們能見到的電子設備都離不開它，小到電子手表、計算器、通用電腦，大到計算機、通迅電子設備、軍用武器系統，隻要有集成電路等電子元器件，它們之間電氣互連都要用到PCB。除了固定各種小零件外，它提供集成電路等各種電子元器件固定裝配的機械支撐、實現集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣、提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等。同時為自動錫焊提供阻焊圖形；為元器件插裝、檢查、維修提供識别字符和圖形。随着電子設備越來越複雜，需要的零件越來越多，PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。

制造原理

我們打開通用電腦的鍵盤就能看到一張軟性薄膜（撓性的絕緣基材），印上有銀白色（銀漿）的導電圖形與健位圖形。因為通用絲網漏印方法得到這種圖形，所以我們稱這種印制線路闆為撓性銀漿印制線路闆。而我們去電腦城看到的各種電腦主機闆、顯卡、網卡、調制解調器、聲卡及家用電器上的印制電路闆就不同了。它所用的基材是由紙基（常用于單面）或玻璃布基（常用于雙面及多層），預浸酚醛或環氧樹脂，表層一面或兩面粘上覆銅簿再層壓固化而成。這種線路闆覆銅簿闆材，我們就稱它為剛性闆。再制成印制線路闆，我們就稱它為剛性印制線路闆。單面有印制線路圖形我們稱單面印制線路闆，雙面有印制線路圖形，再通過孔的金屬化進行雙面互連形成的印制線路闆，就稱其為雙面闆。如果用一塊雙面作内層、二塊單面作外層或二塊雙面作内層、二塊單面作外層的印制線路闆，通過定位系統及絕緣粘結材料交替在一起且導電圖形按設計要求進行互連的印制線路闆就成為四層、六層印制電路闆了，也稱為多層印制線路闆。已有超過100層的實用印制線路闆了。

PCB生産

PCB的生産過程較為複雜，它涉及的工藝範圍較廣，從簡單的機械加工到複雜的機械加工，有普通的化學反應還有光化學電化學熱化學等工藝，計算機輔助設計CAM等多方面的知識。而且在生産過程中工藝問題很多而且會時時遇見新的問題而部分問題在沒有查清原因問題就消失了，由于其生産過程是一種非連續的流水線形式，任何一個環節出問題都會造成全線停産或大量報廢的後果，印刷線路闆如果報廢是無法回收再利用的，工藝工程師的工作壓力較大，所以許多工程師離開了這個行業轉到印刷線路闆設備或材料商做銷售和技術服務方面的工作。

闆子本身的基闆是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質所制作成．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闆子上的，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上零件的電路連接．

為了将零件固定在PCB上面，我們将它們的接腳直接焊在布線上．在最基本的PCB（單面闆）上，零件都集中在其中一面，導線則都集中在另一面．這麼一來我們就需要在闆子上打洞，這樣接腳才能穿過闆子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的．因為如此，PCB的正反面分别被稱為零件面（Component Side）與焊接面（Solder Side）．

如果PCB上頭有某些零件，需要在制作完成後也可以拿掉或裝回去，那麼該零件安裝時會用到插座（Socket）．由于插座是直接焊在闆子上的，零件可以任意的拆裝．

如果要将兩塊PCB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布線的一部份．通常連接時，我們将其中一片PCB上的金手指插進另一片PCB上合适的插槽上（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，都是借着金手指來與主機闆連接的．

PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的顔色．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确的地方．在阻焊層上另外會印刷上一層絲網印刷面（silk screen）．通常在這上面會印上文字與符号（大多是白色的），以标示出各零件在闆子上的位置．絲網印刷面也被稱作圖标面（legend）．

印刷電路闆将零件與零件之間複雜的電路銅線，經過細緻整齊的規劃後，蝕刻在一塊闆子上，提供電子零組件在安裝與互連時的主要支撐體，是所有電子産品不可或缺的基礎零件。

印刷電路闆以不導電材料所制成的平闆，在此平闆上通常都有設計預鑽孔以安裝芯片和其它電子組件。組件的孔有助于讓預先定義在闆面上印制之金屬路徑以電子方式連接起來，将電子組件的接腳穿過PCB後，再以導電性的金屬焊條黏附在PCB上而形成電路。

依其應用領域PCB可分為單面闆、雙面闆、四層闆以上多層闆及軟闆。一般而言，電子産品功能越複雜、回路距離越長、接點腳數越多，PCB所需層數亦越多，如高階消費性電子、信息及通訊産品等；而軟闆主要應用于需要彎繞的産品中：如筆記型計算機、照相機、汽車儀表等。

PCB簡史

印制電路基本概念在本世紀初已有人在專利中提出過,1947年美國航空局和美國标準局發起了印制電路首次技術讨論會,當時列出了26種不同的印制電路制造方法.并歸納為六類:塗料法、噴塗法、化學沉積法、真空蒸發法、模壓法和粉壓法.當時這些方法都未能實現大規模工業化生産, 直到五十的年代初期,由于銅箔和層壓闆的粘合問題得到解決,覆銅層壓闆性能穩定可靠,并實現了大規模工業化生産,銅箔蝕刻法,成為印制闆制造技術的主流,一直發展至今.六十年代,孔金屬化雙面印制和多層印制闆實現了大規模生産,七十年代收于大規模集成電路和電子計算機和迅速發展,八十年代表面安裝技術和九十年代多芯片組裝技術的迅速發展推動了印制闆生産技術的繼續進步,一批新材料、新設備、新測試儀器相繼湧現.印制電路生産動手術進一步向高密度,細導線,多層,高可靠性、低成本和自動化連續生産的方向發展。

我國從五十年代中期開始了單面印制闆的研制.首先應用于半導體收音機中.六十年代中自力更生地開發了我國的覆箔闆基材,使銅箔蝕刻法成為我國PCB生産的主導工藝.六十年代已能大批量地生産單面闆,小批量生産雙面金屬化孔印制 ,并在少數幾個單位開始研制多層闆.七十年代在國内推廣了圖形電鍍蝕刻法工藝,但由于受到各種幹擾,印制電路專用材料和專用設備沒有及時跟上,整個生産技術水平落後于國外先進水平.到了八十年代,由于改革、開放政策的批引,不僅引進了大量具有國外八十年代先進水平的單面、雙面、多層印制闆生産線,而且經過十多年消化、吸收,較快地提高了我國印制電路生産技術水平.

1990年以來香港、台灣地區及日本等外國PCB廠商紛紛來到我國合資或獨資設廠，使我國PCB生産産量猛增，發展很快。1995年全國印制電路行業協會進行了一次全國調查，共調查了全國459個印制電路闆生産企業，其中包括國營企業128個，集體企業125個，合資企業86個，私營企業22個，外資企業98個。合計印制闆總産量已達1656萬平方米，其中雙面闆為362萬平方米，多層闆為124萬平方米，總銷售額為90億元人民币(約11億美元)。美IPC協會的資料公布中國包括香港地區1994年印制電路銷售額為11.7億美元，已占世界總額的5.5%，居世界第四位，在生産技術上，由于大量引進了國外先進設備和先進生産技術，大大縮短了和國外的差距，取得了很大的進步。但我國的PCB企業大都規模較小，人均年銷售額和工業全員勞動生産率較低，技術水平較低。

行業運用

電腦及周邊：主機闆、顯示器、網卡、内存卡、IC、鼠标、路由器、攝像頭、U盤、風扇馬達、

遊戲機、遊戲卡闆（金手指闆）

手機：手機闆、充電器

電子防盜鎖

音響、打印機、複印機、傳真機、電話、掃描儀

監控系統、視像頭

DV、相機

電表闆

汽車産品：車載音響、空調開關、控制系統

燈具

LED闆（液晶顯示器、液晶告示牌）

各種機器的感應器

衛浴設備：馬達、控制器、開關

還有高端行業的PCB闆：如醫療設備、軍用設備、航天設備等

PCB設計

1. POWER PCB的圖層與PROTEL的異同

我們做設計的有很多都不止用一個軟件，由于PROTEL上手容易的特點，很多朋友都是先學的PROTEL後學的POWER，當然也有很多是直接學習的POWER，還有的是兩個軟件一起用。由于這兩個軟件在圖層設置方面有些差異，初學者很容易發生混淆，所以先把它們放在一起比較一下。直接學習POWER的也可以看看，以便有一個參照。

首先看看内層的分類結構比較如下表所示。

表1 PROTEL與POWER的内層結構圖

軟件名屬性層名用途

PROTEL 正片 MIDLAYER 純線路層

MIDLAYER 混合電氣層（包含線路，大銅皮）

負片 INTERNAL 純負片（無分割，如GND）

INTERNAL 帶内層分割（最常見的多電源情況）

POWER

正片 NO PLANE 純線路層

NO PLANE 混合電氣層（用鋪銅的方法 COPPER POUR）

SPLIT/MIXED 混合電氣層（内層分割層法 PLACE AREA）

負片 CAM PLANE 純負片（無分割，如GND）

從表1可以看出，POWER與PROTEL的電氣圖層都可分為正負片兩種屬性，但是這兩種圖層屬性中包含的圖層類型卻不相同。

1.PROTEL隻有兩種圖層類型，分别對應正負片屬性。而POWER則不同，POWER中的正片分為兩種類型，NO PLANE和SPLIT/MIXED。

2.PROTEL中的負片可以使用内電層分割，而POWER的負片隻能是純負片（不能應用内電層分割，這一點不如PROTEL）。内層分割必須使用正片來做。用SPLIT/MIXED層,也可用普通的正片(NO PLANE)+鋪銅。

也就是說，在POWER PCB中，不管用于電源的内層分割還是混合電氣層，都要用正片來做，而普通的正片（NO PLANE)與專用混合電氣層（SPLIT/MIXED）的唯一區别就是鋪銅的方式不一樣！負片隻能是單一的負片。（用2D LINE分割負片的方法，由于沒有網絡連接和設計規則的約束，容易出錯，不推薦使用）。

這兩點是它們在圖層設置與内層分割方面的主要區别。

2. SPLIT/MIXED層的内層分割與NO PLANE層的鋪銅之間的區别

（1） SPLIT/MIXED:必須使用内層分割命令（PLACE AREA)，可自動移除内層獨立焊盤，可走線，可以方便的在大片銅皮上進行其他網絡的分割，内層分割的智能化較高。

（2） NO PLANEC層：必須使用鋪銅的命令(COPPER POUR)，用法同外層線路，不會自動移除獨立焊盤，可走線，不可以在大塊銅皮上進行其他網絡的分割。也就是說不能出現大塊銅皮包圍小塊銅皮的現象。

3. POWER PCB的圖層設置及内層分割方法

看過上面的結構圖以後應該對POWER的圖層結構已經很清楚了，确定了要使用什麼樣的圖層來完成設計，下一步就是添加電氣圖層的操作了。

下面以一塊四層闆為例：

首先新建一個設計，導入網表，完成基本的布局，然後新增圖層SETUP-LAYER DEFINITION,在ELECTRICAL LAYER區，點擊MODIFY,在彈出的窗口中輸入4，單擊OK。此時在TOP與BOT中間已經有了兩個新電氣圖層，分别給這兩個圖層命名，并設置圖層類型。

把INNER LAYER2命名為GND，并設定為CAM PLANE，然後點擊右邊的ASSIGN分配網絡，因為這層是負片的整張銅皮，所以分配一個GND就可以，千萬不要分多了網絡！

把INNER LAYER3命名為POWER，并設定為SPLIT/MIXED（因為有多組電源，所以要用到内層分割），點擊ASSIGN，把需要走在内層的電源網絡分配到右邊的ASSOCIATED窗口下（假設分配三個電源網絡）。

下一步進行布線，把外層除了電源地以外的線路全部走完。電源地的網絡則直接打孔即可自動連接到内層（小技巧，先暫時把POWER層的類型定義為CAM PLANE，這樣凡是分配到内層的電源網絡且打了過孔的線路系統都會認為已經連接，而自動取消鼠線）。待所有布線都完成以後即可進行内層分割。

第一步是給網絡上色，以利于區分各個接點位置，按快捷鍵CTRL+SHIFT+N，指定網絡顔色（過程略）。

然後把POWER層的圖層屬性改回SPLIT/MIXED，再點擊DRAFTING-PLACE AREA，下一步即可繪制第一個電源網絡的鋪銅。

1号網絡（黃色）：第一個網絡要鋪滿整個闆面，然後指定為連接面積最大，數量最多的那個網絡名稱。

2号網絡（綠色）：下面進行第二個網絡，注意因為這一網絡位于整個闆子的中部，所以我們要在已經鋪好的大銅面上切出一塊來作為新的網絡。還是點擊PLACE AREA，然後按照顔色指示繪制切割區域，當雙擊鼠标完成切割的時候，系統會自動出現當前所切割網絡（1）與當前網絡（2）的的區域隔離線（由于是用正片鋪銅的方式做切割，所以不能象負片做切割那樣用一條正性線來完成大銅面的分割）。同時分配該網絡名稱。

3号網絡（紅色）：下面第三個網絡，由于此網絡較靠近闆邊，所以我們還可以用另外一個命令來做。點擊DRAFTING-AUTO PLANE SEPARATE，然後從闆邊開始畫起，把需要的接點包圍以後再回到闆邊，雙擊鼠标即可完成。同時也會自動出現隔離帶，并彈出一個網絡分配窗口，注意此窗口需要連續分配兩個網絡，一個是你剛剛切割出來的網絡，一個是剩餘區域的網絡（會有高亮顯示）。

發展狀況

全球PCB産業産值占電子元件産業總産值的四分之一以上，是各個電子元件細分産業中比重最大的産業，産業規模達400億美元。同時，由于其在電子基礎産業中的獨特地位，已經成為當代電子元件業中最活躍的産業，2003和2004年，全球PCB産值分别是344億美元和401億美元，同比增長率分别為5.27%和16.47%。

國内PCB行業發展狀況：

我國的PCB研制工作始于1956年，1963-1978年，逐步擴大形成PCB産業。改革開放後20多年，由于引進國外先進技術和設備，單面闆、雙面闆和多層闆均獲得快速發展，國内PCB産業由小到大逐步發展起來。2002年，中國PCB産值超過台灣，成為第三大PCB産出國。2003年，PCB産值和進出口額均超過60億美元，成為世界第二大PCB産出國。我國PCB産業保持着20%左右的高速增長，并預計在2010年左右超過日本，成為全球PCB産值最大和技術發展最活躍的國家。

從産量構成來看，中國PCB産業的主要産品已經由單面闆、雙面闆轉向多層闆，而且正在從4～6層向6～8層以上提升。随着多層闆、HDI闆、柔性闆的快速增長，我國的PCB産業結構正在逐步得到優化和改善。

然而，雖然我國PCB産業取得長足進步，但與先進國家相比還有較大差距，未來仍有很大的改進和提升空間。首先，我國進入PCB行業較晚，沒有專門的PCB研發機構，在一些新型技術研發能力上與國外廠商有較大差距。其次，從産品結構上來看，仍然以中、低層闆生産為主，雖然FPC、HDI等增長很快，但由于基數小，所占比例仍然不高。再次，我國PCB生産設備大部分依賴進口，部分核心原材料也隻能依靠進口，産業鍊的不完整也阻礙了國内PCB系列企業的發展腳步。

PCB産業鍊

按産業鍊上下遊來分類，可以分為原材料-覆銅闆-印刷電路闆-電子産品應用，其關系簡單表示為：

玻纖布：玻纖布是覆銅闆的原材料之一，由玻纖紗紡織而成，約占覆銅闆成本的40%(厚闆)和25%(薄闆)。玻纖紗由矽砂等原料在窯中煅燒成液态，通過極細小的合金噴嘴拉成極細玻纖，再将幾百根玻纖纏絞成玻纖紗。窯的建設投資巨大，一般需上億資金，且一旦點火必須24小時不間斷生産，進入退出成本巨大。玻纖布制造則和織布企業類似，可以通過控制轉速來控制産能及品質，且規格比較單一和穩定，自二戰以來幾乎沒有規格上的太大變化。和CCL不同，玻纖布的價格受供需關系影響最大，最近幾年的價格在0.50-1.00美元/米之間波動。台灣和中國内地的産能占到全球的70%左右。

銅箔：銅箔是占覆銅闆成本比重最大的原材料，約占覆銅闆成本的30%(厚闆)和50%(薄闆)，因此銅箔的漲價是覆銅闆漲價的主要驅動力。銅箔的價格密切反映于銅的價格變化，但議價能力較弱，随着銅價的節節高漲，銅箔廠商處境艱難，不少企業被迫倒閉或被兼并，即使覆銅闆廠商接受銅箔價格上漲各銅箔廠商仍然處于普遍虧損狀态。由于價格缺口的出現，2006年一季度極有可能出現又一波漲價行情，從而可能帶動CCL價格上漲。

覆銅闆：覆銅闆是以環氧樹脂等為融合劑将玻纖布和銅箔壓合在一起的産物，是PCB的直接原材料，在經過蝕刻、電鍍、多層闆壓合之後制成印刷電路闆。覆銅闆行業資金需求量不高，大約為3000-4000萬元左右，且可随時停産或轉産。在上下遊産業鍊結構中，CCL的議價能力最強，不但能在玻纖布、銅箔等原材料采購中擁有較強的話語權，而且隻要下遊需求尚可，就可将成本上漲的壓力轉嫁下遊PCB廠商。覆銅闆開始提價，提價幅度在5-8%左右，主要驅動力是反映銅箔漲價，且下遊需求旺盛可以消化CCL廠商轉嫁的漲價壓力。全球第二大的覆銅闆廠商南亞亦于2005年12月15日提高了産品價格，顯示出至少2006年一季度PCB需求形式良好。

行業總評

作為用途最廣泛的電子元件産品，PCB擁有強大的生命力。無論從供需關系上看還是從曆史周期上判斷，2006年初是行業進入景氣爬坡的階段，下遊需求的持續強勁已經逐層次拉動了PCB産業鍊上各廠商的出貨情況，形成至少在2006年一季度“淡季不淡”的局面。将行業評級由“回避”上調到“良好”。

PCB是信息電子工業最基本的構件，屬于電子元器件行業中的電子元件産業。按照層數來分，PCB分為單面闆(SSB)、雙面闆(DSB)和多層闆(MLB)；按柔軟度來分，PCB分為剛性印刷電路闆(RPC)和柔性印刷電路闆(FPC)。在産業研究中，一般按照上述PCB産品的基本分類，将PCB産業細分為單面闆、雙面闆、常規多層闆、柔性闆、HDI(高密度燒結)闆、封裝基闆等六個主要細分産業。

PCB行業為典型的周期性行業。從曆史情況來看，其周期一般為7-8年，但随着下遊需求更新速度的加快，逐步縮短為4年左右。和液晶面闆及内存等産品不同，CCL的價格走勢主要受原材料成本驅動，而PCB的價格則受供需平衡度影響較大。

常規間距

也被稱為針距,3.50mm/3.81mm/5.00mm/5.08mm/7.50mm/7.62

分類

根據公司的情況不一，PCB端子的分為插拔式接線端子、螺釘式接線端子、彈簧式接線端子、栅欄式接線端子，但具體型号，不同企業其命名各異。

插拔式接線端子

産品擁有針距為3.5、3.81、5.0、5.08、7.5、7.62極數2-24線，可提供帶螺釘固定的插座進行匹配，抗震連接。插頭使用側面連接技術，即螺絲方向與導線進線方向垂直。

螺釘式接線端子

線路闆接線端子在電子工業中一直占有很重要的一席，現已成為印刷線路闆的一個重要組成部分。其結構和設計更堅固了接線方便和牢靠的螺釘連接等方面的特點;結構緊湊，鍊接可靠，有自身的優點；利用夾線體升降原理，保證接線可靠，接線容量大；焊腳與夾線體分成兩部分，确保擰緊螺釘時的距離不會傳至焊點而損傷焊點；外殼結實牢靠，針距精确。

彈簧式印刷電路闆端子

彈簧式印刷電路闆端子，提供了2.54mm,3.50mm,5.00mm,7.50mm,7.62mm等間距；單芯線能直接插入，無須手把的輔助，但較小的電線可用手把打開夾子将電線夾緊；無按鍵規格，使得高度可以大幅降低，退線時隻要以一把起子壓下即可輕易将電線取出；大部分的彈簧式端子一片一片組合而成；接線方式極适合在通信系統、照明系統、監控系統與建築布線中使用；各種接線方向，在狹小空間有利裝配，可任意組合接點數量、操作方便，适用于高密度配線需求。

栅欄式接線端子

栅欄式型号代碼為LW；中間針位代碼為C；旁邊針位代碼為B；帶固定位代碼為M；彎針型代碼為R；焊線型代碼為Q；LW栅欄式産品結構簡單，闆式壓線方式，直觀，牢固；線徑範圍：0.5m㎡-6m㎡;