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[導(dǎo)讀]PCB(印制電路板)主要按層數(shù)、基材材質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和通孔類型等維度進行分類,其中層數(shù)分類是最常見的劃分方式,包括單面板、雙面板和多層板。

PCB(印制電路板)主要按層數(shù)、基材材質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和通孔類型等維度進行分類,其中層數(shù)分類是最常見的劃分方式,包括單面板、雙面板和多層板。

印刷電路板(PCB)是現(xiàn)代電子設(shè)備的核心,幾乎無處不在,從智能手機到工業(yè)機械。盡管它們無處不在,但并非所有PCB都是一樣的。PCB有多種類型,每種類型都設(shè)計用于滿足特定的應(yīng)用需求。本文將探討各種PCB板類型、它們的特性和應(yīng)用。

?按層數(shù)分類?

?單面板?:導(dǎo)線僅分布在基板的一側(cè),另一側(cè)集中元件。因布線無法交叉,設(shè)計受限,多用于早期簡單電路或低成本產(chǎn)品。?????雙面板?:兩面均有布線,通過導(dǎo)孔(via)實現(xiàn)層間連接,適用于中等復(fù)雜電路,如手機充電器、路由器等。??

?多層板?:由多層導(dǎo)電圖形與絕緣材料壓合而成,常見4-8層,高端設(shè)備(如服務(wù)器、5G基站)可達幾十層。內(nèi)層多為電源或接地層,提升布線密度。??

?按基材材質(zhì)分類?

?剛性板?:如環(huán)氧玻璃布層壓板,機械強度高,廣泛用于固定設(shè)備。??

?撓性板(FPC)?:采用聚酰亞胺等柔性材料,可彎曲,適用于移動設(shè)備內(nèi)部連接。????

?剛撓結(jié)合板?:兼具剛性與柔性區(qū)域,用于需局部彎折的復(fù)雜場景。????

?按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分類?

?高頻板?:用于射頻信號傳輸,材料需低介電損耗。????

?金屬基板?:如鋁基板,散熱性能優(yōu)異,多用于LED照明。????

單面板單面板是最基本的印制電路板,零件集中在其中一面,導(dǎo)線則集中在另一面上。因為導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面,所以稱為單面板,主要應(yīng)用于較為早期的電路和簡單的電子產(chǎn)品。雙面板雙面板是在雙面覆銅板的正反兩面印刷導(dǎo)電圖形的印制電路板,由于兩面都有導(dǎo)電圖形,一般采用金屬化孔使兩面的導(dǎo)電圖形相互連通,此類PCB可以通過金屬孔使布線繞到另一面而相互交錯,因此可以用到較復(fù)雜的電路上。多層板多層板是具有3層或更多層導(dǎo)電圖形的印制電路板,內(nèi)層是由導(dǎo)電圖形與絕緣半固化片疊合壓制而成,外層為銅箔,經(jīng)壓制成為一個整體。為了將夾在絕緣基板中間的印刷導(dǎo)線引出,多層板上的導(dǎo)孔需經(jīng)金屬化孔處理,使之與夾在絕緣基板中的印刷導(dǎo)線連接。多層板導(dǎo)電圖形的制作以感光法為主,層數(shù)通常為偶數(shù),并且包含最外側(cè)的兩層。

新型多層板隨著電子產(chǎn)品的輕、薄、短、小化發(fā)展日益明顯,多層板也逐漸向高層化、高精度、高密度等方向發(fā)展,并且出現(xiàn)了各種特殊的新型多層板,如HDI板、IC封裝基板等。HDI板是高密度互連(High Density Interconnect)印制電路板的簡稱,也稱微孔板或積層板。HDI是印制電路板技術(shù)的一種,可實現(xiàn)高密度布線,常用于制作高精密度電路板。HDI板一般采用積層法制造,采用激光打孔技術(shù)對積層進行打孔導(dǎo)通,使整塊印制電路板形成了以埋、盲孔為主要導(dǎo)通方式的層間連接。相較于傳統(tǒng)多層印制板,HDI板可實現(xiàn)印制電路板高密度化、精細導(dǎo)線化、微小孔徑化等特性。HDI板主要用于高密度需求的消費電子、汽車電子等領(lǐng)域,例如手機、筆記本電腦、自動駕駛傳感器等,其中智能手機為HDI板的最大應(yīng)用領(lǐng)域。目前通信產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、服務(wù)器產(chǎn)品、汽車產(chǎn)品甚至航空航天產(chǎn)品都有用到HDI技術(shù)。封裝基板指IC(Integrated Circuit,集成電路)封裝載板,直接用于搭載芯片,可為芯片提供電連接、保護、支撐、散熱、組裝等功效,以實現(xiàn)多引腳化,達到縮小封裝產(chǎn)品體積、改善電性能及散熱性、超高密度或多芯片模塊化的目的。封裝基板屬于交叉學(xué)科的技術(shù),涉及電子、物理、化工等知識。封裝基板用于半導(dǎo)體芯片封裝,存儲用的存儲芯片、傳感用的微機電系統(tǒng)、射頻識別用的射頻模塊、處理器芯片等器件也均要使用封裝基板。

剛性板剛性板由不易彎曲、具有一定強韌度的剛性基材制成,具有抗彎能力,可以為附著其上的電子元件提供一定的支撐。剛性基材包括玻纖布基板、紙基板、復(fù)合基板、陶瓷基板、金屬基板、熱塑性基板等。剛性板廣泛應(yīng)用于計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)控制、消費電子和汽車電子等行業(yè)。

撓性板撓性板指用柔性的絕緣基材制成的印制電路板。撓性板可以自由彎曲、卷繞、折疊,可依照空間布局要求任意安排,并在三維空間任意移動和伸縮,從而達到元器件裝配和導(dǎo)線連接一體化。撓性板廣泛用于智能手機、筆記本電腦、平板電腦及其他便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域。

剛撓結(jié)合板剛撓結(jié)合板指在一塊印制電路板上包含一個或多個剛性區(qū)和撓性區(qū),將薄層狀的撓性印制電路板底層和剛性印制電路板底層結(jié)合層壓而成。剛撓結(jié)合板的優(yōu)點是既可以提供剛性板的支撐作用,又具有撓性板的彎曲特性,能夠滿足三維組裝需求。剛撓結(jié)合板廣泛應(yīng)用于先進醫(yī)療電子設(shè)備、便攜攝像機和折疊式計算機設(shè)備等領(lǐng)域。

厚銅板

厚銅板是指任何一層銅厚為3oz及以上的印制電路板。厚銅板可以承載大電流和高電壓,同時具有良好的散熱性能,厚銅板由于線路銅厚較厚,對壓合層間粘結(jié)劑填膠、鉆孔、電鍍等工藝要求很高。厚銅板廣泛用于工業(yè)電源、醫(yī)療設(shè)備電源、軍工電源、發(fā)動機設(shè)備等。高頻板高頻板(High-frequency PCB)又可稱為高頻通訊電路板、射頻電路板等,是指使用特殊的低介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗材料生產(chǎn)出來的印制電路板,具有較高的電磁頻率。高頻板對信號完整性要求較高,材料加工難度較大,具體體現(xiàn)在對圖形精度、層間對準度和阻抗控制方面要求更為嚴格,因而價格較高。高頻板主要用于通信基站、微波通信、衛(wèi)星通信和雷達等領(lǐng)域。高速板高速板是由低介質(zhì)損耗的高速材料壓制而成的印制電路板,主要承擔(dān)芯片組間與芯片組與外設(shè)間高速電路信號的數(shù)據(jù)傳輸、處理與計算,以實現(xiàn)芯片的運算及信號處理功能。高速板對精細線路加工及特性阻抗控制技術(shù)及插入損耗控制要求較高。主要用于通信和服務(wù)器、存儲器、交換機等領(lǐng)域。

金屬基板金屬基板是由金屬基材、絕緣介質(zhì)層和電路層三部分構(gòu)成的復(fù)合印制電路板。金屬基板具有散熱性好、機械加工性能佳等特點,主要應(yīng)用于發(fā)熱量較大的電子系統(tǒng)中,例如LED液晶顯示、LED照明燈、車燈等。其他產(chǎn)品結(jié)構(gòu)除厚銅板、高頻板、高速板、金屬基板以外還有碳膜印制板、表面安裝印制板等其他產(chǎn)品結(jié)構(gòu)印制電路板。

?HDI板?:高密度互連技術(shù),采用激光微孔,適用于智能手機等微型化設(shè)備。????

PCB 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平一定程度上反映一個國家或地區(qū)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度與技術(shù)水準。目前,PCB 應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)覆蓋幾乎全部電子類產(chǎn)品,涉及消費電子、新能源汽車、通信設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療等多個行業(yè),市場需求十分旺盛。PCB 行業(yè)是全球電子元件細分產(chǎn)業(yè)中最重要的產(chǎn)業(yè)之一,按板材的材質(zhì)可以分為柔性線路板(FPC)、剛性線路板和剛?cè)峤Y(jié)合線路板,具體分類情況和市場前景如下:

(1)PCB 的種類及用途

隨著 PCB 應(yīng)用的拓展和技術(shù)的革新,PCB 生產(chǎn)工藝自問世以來得到了大幅提升,衍生出了多個品種,主要包括:

柔性線路板(FPC)

由柔性基材制成的印刷線路板,基材由金屬箔、膠黏劑和基膜三種組成,具有輕、薄、可彎曲等特點。

剛性線路板

單面板:僅在線路板一面布置導(dǎo)線,所有電子元器件集中在一面,是最基本的 PCB 種類,早期電子產(chǎn)品應(yīng)用較多。

雙面板:在雙面布置導(dǎo)線,電子元器件可以按需布置在兩面。

普通多層板:有三層以上的導(dǎo)電圖形層,期間以絕緣材料層相隔,經(jīng)層壓結(jié)合形成的線路板,其層間的導(dǎo)電圖形按要求互連。

高層板:高層板一般層數(shù)大于 18 層,厚度小于 100mil,最小線寬 / 最小走線安全間距為0.075mm/0.075mm,縱橫比大于 12:1。PCB 層數(shù)越多,越有利于實現(xiàn)信號的快速傳輸,提高數(shù)據(jù)處理性能。

HDI/ELIC板:High Density Interconnect,即高密度互連板,指具有高精密度的線路板,可實現(xiàn)高密度布線。相較于傳統(tǒng)多層板,HDI 板可大幅度提高板件布線密度,實現(xiàn)印刷板產(chǎn)品的高密度化、小型化、功能化發(fā)展;對于高階通訊類產(chǎn)品,HDI 技術(shù)能夠幫助產(chǎn)品提升信號完整性,有利于嚴格的阻抗控制,提升產(chǎn)品性能。ELIC 即Every Layer Interconnection,任一層互聯(lián)技術(shù),是 HDI 板中的高端產(chǎn)品。

剛?cè)峤Y(jié)合線路板

剛性板和撓性板的結(jié)合,既可以提供剛性板的支撐作用,又具有撓性板的彎曲特性,可以用于一些有特殊要求的產(chǎn)品之中,對節(jié)省產(chǎn)品內(nèi)部空間,減少成品體積,提高產(chǎn)品性能有很大的幫助。

(2)PCB 市場前景

①PCB 行業(yè)整體市場前景

全球 PCB 下游應(yīng)用市場分布廣泛,主要包括消費電子、新能源汽車、通信設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療等領(lǐng)域。隨著研發(fā)的深入和技術(shù)的不斷升級,PCB 產(chǎn)品逐步向高密度、小孔徑、大容量、輕薄化的方向發(fā)展。與此同時,新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、可穿戴設(shè)備、5G 通信等領(lǐng)域的發(fā)展給 PCB 行業(yè)帶來了新一輪的發(fā)展周期。

根據(jù)研究機構(gòu) Prismark 2024 年 2 月統(tǒng)計數(shù)據(jù),2022 年全球 PCB產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達 817.4 億美元,2023 年和 2028 年全球 PCB 產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值預(yù)計分別為695.17 億美元和 904.13 億美元,年復(fù)合增長率為 5.4%。

PCB板的類型匯總

②FPC 市場前景

A、智能手機功能創(chuàng)新為 FPC 帶來增量需求

隨著智能手機的創(chuàng)新發(fā)展,OLED 屏、面部識別、多攝像頭、無線充電、折疊屏等功能和配置的增加以及技術(shù)的迭代,手機中元器件數(shù)量增加,電池容量亦不斷擴大,手機內(nèi)部空間趨于緊張,因而對輕薄、體積小、導(dǎo)線線路密度高的FPC 需求日益提升。以 iPhone 為例,根據(jù)開源證券 2023 年 3 月出具的報告數(shù)據(jù)顯示,2016 年推出的 iPhone7 中 FPC 用量為 14-16 塊,而 2020 年推出的 iPhone12中 FPC 用量達到了 30 塊。

此外,安卓系高端機型也在逐步提高單機 FPC 用量。未來,手機功能創(chuàng)新和集成度的提升驅(qū)動單機 FPC 用量快速增加,且對更精細化 FPC 產(chǎn)品需求提升。在此過程中,行業(yè)頭部 FPC 廠商積極進行資本投入,市場競爭力快速提升,有望獲取更多的市場份額。

B、消費電子創(chuàng)新產(chǎn)品的快速發(fā)展催生 FPC 需求進一步發(fā)展

近幾年,消費電子市場推陳出新,AR/VR、可穿戴設(shè)備、折疊屏手機等新興市場需求快速增長,催生 FPC 市場需求進一步增長。在 AR/VR 領(lǐng)域,隨著芯片、顯示技術(shù)、通訊手段的不斷進步以及元宇宙的催化,AR/VR 行業(yè)進入快速成長期。

根據(jù) IDC 數(shù)據(jù),2026 年全球 AR/VR 出貨量有望達到 0.35 億臺。在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域,由于產(chǎn)品需要承載更多的元器件以實現(xiàn)更多的功能,同時又需具備輕量化和集成化特點,因此對線路密度要求進一步提高,這將使單機 FPC 使用比例會越來越高。同時,在折疊屏手機領(lǐng)域,雙屏幕、雙主板、多攝像頭等結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進一步提升了 FPC 用量。中信證券研究所預(yù)計 2026 年用于 AR/VR 和折疊屏手機的 FPC 市場規(guī)模將達到 21 億美元。

C、新能源汽車市場快速發(fā)展,帶動上游新能源汽車用 FPC 需求快速發(fā)展

FPC 具備配線密度高、重量輕、厚度薄、可折疊彎曲、三維布線、安全性等優(yōu)良特性,在新能源汽車上,可應(yīng)用于汽車自動駕駛、娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)以及傳感器等裝置。在國內(nèi)外主流車企紛紛加大新能源汽車戰(zhàn)略布局背景下,新能源汽車產(chǎn)業(yè)進入了市場驅(qū)動的高速成長期,帶動上游新能源汽車用 FPC 需求快速發(fā)展。2021 年度,全國汽車產(chǎn)銷分別完成 2,608 萬輛和 2,628 萬輛,同比分別增長3.38%和 1.98%,當(dāng)年新能源汽車銷量超過 350 萬輛,市場占有率提升至 13.4%。

2022 年度,全國汽車產(chǎn)銷分別完成 2,702 萬輛和 2,686 萬輛,同比分別增長 3.6%和 2.2%,延續(xù)了上一年的增長態(tài)勢。新能源汽車持續(xù)爆發(fā)式增長,全年銷量超680 萬輛,市場占有率提升至 25.6%,迎來新的發(fā)展增長階段。

2023 年度,全國汽車產(chǎn)銷分別為 3,016 萬輛和 3,009 萬輛,同比分別增長 11.6%和 12%,產(chǎn)銷量創(chuàng)歷史新高,實現(xiàn)兩位數(shù)較高增長。新能源汽車繼續(xù)保持快速增長,產(chǎn)銷突破900 萬輛,市場占有率超過 30%,成為引領(lǐng)全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要力量。2024年 4 月以來,我國新能源汽車銷售滲透率超過 50%,帶動我國汽車產(chǎn)業(yè)成為國民支柱性產(chǎn)業(yè)。

PCB板的類型匯總

D、新能源汽車電動化、智能化、集成化、輕量化推動車載 FPC 市場需求提升

FPC 由于具備配線密度高、重量輕、厚度薄、可折疊彎曲、三維布線、安全性等其他類型線路板無法比擬的優(yōu)勢,更符合下游行業(yè)中電子產(chǎn)品輕量化、智能化、集成化發(fā)展趨勢,更加適合新能源汽車。一方面,隨著汽車向著電動化、智能化發(fā)展,汽車電子占整車成本的比重逐步提升,根據(jù)賽迪智庫電子信息研究所數(shù)據(jù),該比重預(yù)計 2030 年將達到 50%。

隨著電子化水平的提升,汽車自動駕駛、娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)以及傳感器等裝置對電子元器件的需求量擴大,對連接電子元器件所需的線路載體的數(shù)量相應(yīng)增加,車用 FPC 需求將進一步增長。據(jù) iFixit數(shù)據(jù),預(yù)計新能源車單車 FPC 用量將超過 100 片以上,其中電池電壓監(jiān)測 FPC用量可高達 70 片。

另一方面,早期新能源汽車動力電池以傳統(tǒng)線束為主,而傳統(tǒng)線束較為笨重、連接方式復(fù)雜,無法順應(yīng)新能源汽車電子元器件數(shù)量持續(xù)增加的發(fā)展趨勢,而車用 FPC 憑借其輕量化、結(jié)構(gòu)簡單、線路連接方便等優(yōu)勢,在新能源汽車中得到廣泛應(yīng)用,目前 FPC 連接方案已成為新能源汽車動力電池中的主要方案,并向CCS(Cells Contact System)集成化方向發(fā)展。

CCS 由 FPC、塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等組成,F(xiàn)PC 通過與銅鋁排、塑膠結(jié)構(gòu)件連接構(gòu)成電氣連接與信號檢測結(jié)構(gòu)部件,定制化屬性更強,安裝較為簡易,可直接放置在電池包上,更適合動力電池自動化生產(chǎn),其單車價值也更高。

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