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在电子行业有一个关键的部件叫做 PCB(printed circuit board,印刷电路板)。这是一个太基础的部件，导致很多人都很难解释到底什么是 PCB。这篇文章将会详细解释 PCB 的构成，以及在 PCB 的领域里面常用的一些术语。
在接下来的几页里面，我们将讨论 PCB 的组成，包括一些术语，简要的组装方法，以及简介 PCB 的设计过程。
What's a PCB?
PCB(Printed circuit board)是一个最普遍的叫法，也可以叫做“printed wiring boards” 或者 “printed wiring cards”。在 PCB 出现之前，电路是通过点到点的接线组成的。这种方法的可靠性很低，因为随着电路的老化，线路的破裂会导致线路节点的断路或者短路。
绕线技术是电路技术的一个重大进步，这种方法通过将小口径线材绕在连接点的柱子上，提升了线路的耐久性以及可更换性。
（1977 年 Z80 计算机的绕线背板）
当电子行业从真空管、继电器发展到硅半导体以及集成电路的时候，电子元器件的尺寸和价格也在下降。电子产品越来越频繁的出现在了消费领域，促使厂商去寻找更小以及性价比更高的方案。于是，PCB 诞生了。
Composition（组成）
PCB 看上去像多层蛋糕或者千层面 -- 制作中将不同的材料的层，通过热量和粘合剂压制到一起。
从中间层开始吧。
FR4
PCB 的基材一般都是玻璃纤维。大多数情况下，PCB 的玻璃纤维基材一般就指"FR4"这种材料。"FR4"这种固体材料给予了 PCB 硬度和厚度。除了 FR4 这种基材外，还有柔性高温塑料（聚酰亚胺或类似）上生产的柔性电路板等等。
你可能会发现有不同厚度的 PCB；然而 SparkFun 的产品的厚度大部分都是 1.6mm（0.063''）。有一些产品也采用了其它厚度，比如 LilyPad、Arudino Pro Micro boards 采用了 0.8mm 的板厚。
廉价的 PCB 和洞洞板（见上图）是由环氧树脂或酚这样的材料制成，缺乏 FR4 那种耐用性，但是却便宜很多。当在这种板子上焊接东西时，将会闻到很大的异味。这种类型的基材，常常被用在很低端的消费品里面。酚类物质具有较低的热分解温度，焊接时间过长会导致其分解碳化，并且散发出难闻的味道。
Copper
（露铜的 PCB，无阻焊&丝印）
接下来介绍是很薄的铜箔层，生产中通过热量以及黏合剂将其压制倒基材上面。在双面板上，铜箔会压制到基材的正反两面。在一些低成本的场合，可能只会在基材的一面压制铜箔。当我们提及到”双面板“或者”两层板“的时候，指的是我们的千层面上有两层铜箔。当然，不同的 PCB 设计中，铜箔层的数量可能是 1 层这么少，或者比 16 层还多。
铜层的厚度种类比较多，而且是用重量做单位的，一般采用铜均匀的覆盖一平方英尺的重量（盎司 oz）来表示。大部分 PCB 的铜厚是 1oz，但是有一些大功率的 PCB 可能会用到 2oz 或者 3oz 的铜厚。将盎司(oz)每平方英尺换算一下，大概是 35um 或者 1.4mil 的铜厚。
Soldermask（阻焊）
在铜层上面的是阻焊层。这一层让 PCB 看起来是绿色的（或者是 SparkFun 的红色）。阻焊层覆盖住铜层上面的走线，防止 PCB 上的走线和其他的金属、焊锡或者其它的导电物体接触导致短路。阻焊层的存在，使大家可以在正确的地方进行焊接 ，并且防止了焊锡搭桥。
在上图这个例子里，我们可以看到阻焊覆盖了 PCB 的大部分（包括走线），但是露出了银色的孔环以及 SMD 焊盘，以方便焊接。
一般来说，阻焊都是绿色的，但几乎所有的颜色可以用来做阻焊。SparkFun 的板卡大部分是红色的，但是 IOIO 板卡用了白色，LilyPad 板卡是紫色的。
Silkscreen（丝印）
在阻焊层上面，是白色的丝印层。在 PCB 的丝印层上印有字母、数字以及符号，这样可以方便组装以及指导大家更好地理解板卡的设计。我们经常会用丝印层的符号标示某些管脚或者 LED 的功能等。
丝印层是最最常见的颜色是白色，同样，丝印层几乎可以做成任何颜色。黑色，灰色，红色甚至是黄色的丝印层并不少见。然而，很少见到单个板卡上有多种丝印层颜色。
下一页会介绍一些 PCB 方面的常用术语。
Terminology（术语）
现在你知道了 PCB 的结构组成，下面我们来看一下 PCB 相关的术语吧。
孔环 -- PCB 上的金属化孔上的铜环。
Examples of annular rings. 孔环的例子
DRC -- 设计规则检查。一个检查设计是否包含错误的程序，比如，走线短路，走线太细，或者钻孔太小。
钻孔命中 -- 用来表示设计中要求的钻孔位置和实际的钻孔位置的偏差。钝钻头导致的不正确的钻孔中心是 PCB 制造里的普遍问题。
不是太准确的 drill hit 示意图
（金）手指 -- 在板卡边上裸露的金属焊盘，一般用做连接两个电路板。比如计算机的扩展模块的边缘、内存条以及老的游戏卡。
邮票孔 -- 除了 V-Cut 外，另一种可选择的分板设计方法。用一些连续的孔形成一个薄弱的连接点，就可以容易将板卡从拼版上分割出来。SparkFun 的 Protosnap 板卡是一个比较好的例子。
ProtoSnap 上的邮票孔使 PCB 能简单的弯折下来。
焊盘 -- 在 PCB 表面裸露的一部分金属，用来焊接器件。
左边是 插件焊盘，右边是贴片焊盘
拼板 -- 一个由很多可分割的小电路板组成的大电路板。自动化的电路板生产设备在生产小板卡的时候经常会出问题，将几个小板卡组合到一起，可以加快生产速度。
3 拼板（原图挂了，自己找的）
钢网 -- 一个薄金属模板（也可以是塑料），在组装的时候，将其放在 PCB 上让焊锡透过某些特定部位。
钢网（原图挂了，自己找的配图）
Pick-and-place - 将元器件放到线路板上的机器或者流程。
平面 -- 线路板上一段连续的铜皮。一般是由边界来定义，而不是 路径。也称作”覆铜“
图示 PCB 上大部分地方没有走线，但是有地的覆铜
金属化过孔 -- PCB 上的一个孔，包含孔环以及电镀的孔壁。金属化过孔可能是一个插件的连接点，信号的换层处，或者是一个安装孔。
FABFM PCB 上的一个插件电阻。电阻的两个腿已经穿过了 PCB 的过孔。电镀的孔壁可以使 PCB 正反两面的走线连接到一起。
Pogo pin -- 一个弹簧支撑的临时接触点，一般用作测试或烧录程序。
有尖头的 pogo pin, 在测试针床中用的很多。
回流焊 -- 将焊锡融化，使焊盘（SMD）和器件管脚连接到一起。
丝印 -- 在 PCB 板上的字母、数字、符号或者图形等。基本上每个板卡上只有一种颜色，并且分辨率相对比较低。
丝印指出了这个 LED 是电源指示灯。
开槽 -- 指的是 PCB 上任何不是圆形的洞。开槽可以电镀也可以不电镀。由于开槽需要额外的切割时间，有时会增加板卡的成本。
在 ProtoSnap - Pro Mini 板卡上的复杂开槽。同样有很多邮票孔。注意: 由于开槽的刀具是圆形的，开槽的边缘不能完全做成直角。
锡膏层 -- 在往 PCB 上放置元器件之前，会通过钢网在表贴器件的焊盘上形成的一定厚度的锡膏层。在回流焊过程中，锡膏融化，在焊盘和器件管脚间建立可靠的电气和机械连接。
在放置元器件之前，PCB 上短暂的锡膏层，记得去了解一下钢网的定义。
焊锡炉 -- 焊接插件的炉子。一般里面有少量的熔融的焊锡，板卡在上面迅速的通过，就可以将暴露的管脚上锡焊接好。
阻焊 -- 为了防止短路、腐蚀以及其它问题，铜上面会覆盖一层保护膜。保护膜一般是绿色，也可能是其它颜色(SparkFun 红色，Arduino 蓝色，或者 Apple 黑色)。一般称作“阻焊”。
Solder mask covers up the signal traces but leaves the pads to solder to. 阻焊覆盖了信号线，但是露出了焊盘以便于焊接。
连锡 -- 器件上的两个相连的管脚，被一小滴焊锡错误的连接到了一起。
表面贴装 -- 一种组装的方法，器件只需要简单的放在板卡上，不需要将器件管脚穿过板卡上的过孔。
热焊盘 -- 指的是连接焊盘到平面间的一段短走线。如果焊盘没有做恰当的散热设计，焊接时很难将焊盘加热到足够的焊接温度。不恰当的散热焊盘设计，会感觉焊盘比较黏，并且回流焊的时间相对比较长。（译者注，一般热焊盘做在插件与波峰焊接触的一面。不知道这个文章里面为什么会提到 reflow，reflow 主要要考虑的是热平衡，防止立碑。）
在左边，焊盘通过两个短走线（热焊盘）连接到地平面。在右边，过孔直接连接到地平面，没有采用热焊盘。
走线 -- 在电路板上，一般连续的铜的路径。
一段连接复位点和板卡上其它地方的细走线。一个相对粗一点的走线连接了5V电源点。
V-score -- 将板卡进行一条不完全的切割，可以将板卡通过这条直线折断。（译者注：国内常叫做“V-CUT”）
过孔 -- 在板卡上的一个洞，一般用来将信号从一层切换到另外一层。塞孔指的是在过孔上覆盖阻焊，以防被焊接。连接器或者器件管脚过孔，因为需要焊接，一般不会进行塞孔。
同一个 PCB 上塞孔的正反两面。这个过孔将正面的信号，通过在板卡上的钻孔，传输到了背面。
波峰焊 -- 一个焊接插件器件的方法。将板卡匀速的通过一个产生稳定波峰的熔融焊锡炉，焊锡的波峰会将器件管脚和暴露的焊盘焊接到一起。
下一页将简要的介绍一下如何设计自己的 PCB 板卡。
Designing your own! 设计自己的！
你希望开始设计自己的 PCB 吗。在 PCB 设计中的曲曲弯弯在这边说太复杂了。不过，如果你真的想开始，下面有几个要点。
- 找到一个 CAD 的工具：在 PCB 设计的市场里，有很多低价或者免费的选择。当找一个工具的时候，可以考虑以下几点。
- 论坛支持：有没有很多人使用这个工具？越多的人使用，你越容易找到你需要的器件的已经设计好的封装库。
- 很容易用。如果不好用的话，你也不会用。
- 性能： 很多程序对设计有限制，比如层数，器件数，以及板卡尺寸等。大部分需要你去购买授权去升级性能。
- 可抑制性： 一些免费的程序不允许导出或者迁移到其它软件，将你限制在唯一的供应商上。可能软件的低价以及便捷性值得这样的付出，但有时候不太值得。
- 去看看其他人的布板设计。开源硬件让这个事情越来越容易。
- 练习，练习，还是练习。
- 保持低的期望值。你设计的第一个板卡可能有很多问题，但是第 20 个可能就少很多，但是还会有一些问题。但是你很难将所有问题清除。
- 原理图相当重要。尝试去设计一个没有好的原理图支持的 PCB 板卡是徒劳的。
最后，说一些设计些自己的电路板的好处。如果你计划参与一个或多个既定的项目，设计电路板带来的好处是显而易见的。相对于设计电路板来说，在面包板上点到点的布线太困难了，并且可靠性相对较低。并且，如果你的设计不错的话，可以将你的设计买个好价钱：）
