PCB是什麼？

PCB是什麼？

PCB 的全名是 Printed Circuit Board，中文是「印刷電路板」。

PCB 指的是一塊由絕緣材料（最常見的是玻璃纖維，如 FR-4）製成的板子，PCB 上面會用「印刷」或「蝕刻」的方式，為PCB這塊板子預先設計好的銅箔導電圖案以及元件的安裝位置。

PCB 通常指的是「空板」或「裸板」(Bare Board)。意思就是 PCB 是一塊尚未安裝任何電子元件的板子，在此階段的 PCB 還不具備任何電子功能或功用，需要進行的下一個關鍵步驟，就是「PCBA (印刷電路板組裝)」才能讓PCB順利運作。

PCB (印刷電路板)

• 俗稱： 空板、裸板、基板。

• 狀態： PCB是一塊尚未安裝任何電子元件的「基礎板材」，PCB上面只有根據電路設計圖所「印刷」上去的銅箔線路（用來導電）和焊盤（用來定位元件）。

• 功能： PCB 本身不具備任何電子功能。PCB 的唯一作用是作為一個平台（或骨架），用來「支撐」未來要裝上去的元件，並「提供」元件之間連接的電路路徑。

PCB 的核心功能是什麼？

• 機械支撐：

PCB 提供一個堅固的基礎，將所有電子元件固定在正確的位置上。

• 電氣連接：

PCB 透過板上複雜的銅箔線路，取代傳統雜亂的電線，為所有元件（如晶片、電阻、電容）之間提供可靠、高密度的電氣連接。

PCB 在「設計」時，

有哪些重點會影響到 PCBA 的元件挑選與組裝？

PCB 是 PCBA 的「地基」。地基的設計，直接決定了後續在PCB上組裝的元件能否被精確、牢固地安裝。

在您在設計 PCB 時，如果能預先考慮到 PCBA 的組裝工程，將能大幅提升未來PCBA 量產的良率 (Yield)、可靠度 (Reliability) 並降低成本。

以下是 PCB 設計時，必須為 PCBA 組裝考量的四大關鍵：

1. 焊盤設計 (Footprint / Land Pattern)

這是最關鍵的一點。 焊盤是 PCB 上用來焊接元件的銅箔接觸點。

PCB 上的焊盤圖案，必須 100% 準確地符合您 BOM 清單上「每一個元件」的規格書之建議。

如果設計錯誤，像是焊盤太大、太小或間距不對，會導致在PCBA在 SMT 迴焊過程中出現嚴重的焊接缺陷，例如：

• 立碑 (Tombstoning)： 微小元件（如電阻）的一端翹起。

• 短路 (Bridging)： 密腳 IC 的焊點之間相互連接。

• 空焊 (Open Circuit)： PCBA元件引腳沒有焊接到焊盤上。

2. 元件間距與佈局 (Component Spacing & Layout)

元件在 PCB 上的「佈局 (Layout)」不能只考慮PCBA元件之電氣功能，還必須考慮PCB基板上的實際組裝空間。以下兩個關於PCB設計的注意重點：

• SMT 貼片空間： 高速貼片機的吸嘴需要空間來放置PCBA元件。如果PCBA元件（特別是大小差異大的元件）放得太近，會導致機器無法精確放置，或在放置 A 元件時撞到 B 元件。

• 焊接工藝考量：

• DIP 插件 (波峰焊)： 如果 DIP 插件元件（如 USB 插座）太靠近 SMT 貼片元件，後者在經過波峰焊時可能會被高溫錫波沖刷而受損或掉落（俗稱「過爐」問題）。

• 維修空間 (Rework)： 必須預留足夠的空間，以便在 PCBA 功能不良時，維修人員有空間可以解焊和更換特定元件。

3. 防焊層 (Solder Mask)

PCB防焊層（綠油、黑油等）的功能是「讓PCB精確地露出焊盤，並蓋住所有線路」。因此，PCB防焊層的「開窗」精度至關重要。

如果此階段的PCB設計錯誤，可能會導致：

• 防焊層覆蓋焊盤 (Solder Mask Encroachment)

將會導致PCB焊盤可焊接的面積變小，造成PCBA焊接強度不足或空焊。

• 防焊橋 (Solder Dam) 遺失。

在高密度、密腳 IC 的PCB焊盤之間，必須有防焊層做為「堤壩」。如果這個堤壩因為設計太細而斷裂，焊錫就會在迴焊時流動並導致短路。

4. 熱管理與散熱設計 (Thermal Management)

如果您的 BOM 中，預計採用效能強大、高功率（高發熱）的PCBA元件（如 CPU、FPGA、電源 IC），您的 PCB 設計本身就必須有相應的散熱功能。因此，必須在 PCB 上設計大面積的銅箔（作為散熱片）、散熱通孔 (Thermal Vias)，或預留空間來安裝外部的散熱器 (Heat Sink)。否則如果設計錯誤，將會導致 PCB 散熱能力不足，當 PCBA 在運作時，這些高功率元件會立刻過熱，導致整體效能下降、當機，甚至燒毀。