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1.3 電路板的發(fā)展過程

電路板隨著電子元器件的發(fā)展而發(fā)展,可以分為4個(gè)發(fā)展階段:使用導(dǎo)線連接、單層電路板、雙層電路板和多層電路板。

1.3.1 使用導(dǎo)線連接

這個(gè)階段使用的主要電子元器件是電子管,如圖1-11所示。電子管的特點(diǎn)是體積大、重量大和耗電多。這個(gè)階段還沒有出現(xiàn)電路板,各個(gè)電子元器件引腳之間使用導(dǎo)線進(jìn)行連接,如圖1-5所示。世界上第一臺計(jì)算機(jī)ENIAC就是使用電子管進(jìn)行設(shè)計(jì)的。由于電子管的性能較差,在現(xiàn)在的工程中已經(jīng)很少使用。

圖1-11 電子管

1.3.2 單層電路板

這個(gè)階段使用的電子元器件主要是半導(dǎo)體分立元件,如圖1-12所示。相對于電子管來說,半導(dǎo)體分立器件的特點(diǎn)是體積小、重量小和耗電少。

圖1-12 半導(dǎo)體分立元件

在單層電路板中,只有一個(gè)表面可以放置連接電子元器件引腳的銅箔導(dǎo)線和焊接元器件引腳的焊盤,此表面不能放置電子元器件;另外一個(gè)表面放置電子元器件,有提示性的圖形和符號,沒有銅箔導(dǎo)線和焊盤,如圖1-13所示。由于單層電路板的價(jià)格便宜,所以在一些要求簡單的場合,還在使用單層電路板。

圖1-13 半導(dǎo)體分立元件的表面

1.3.3 雙層電路板

隨著集成電路芯片的出現(xiàn),電子元器件引腳之間的連線更加復(fù)雜,單層電路板已經(jīng)不能完成全部的布線,所以出現(xiàn)了雙層電路板,如圖1-14所示。相對于單層電路板來說,雙層電路板的兩個(gè)表面(即頂層和底層)都能放置元器件、焊盤、銅箔導(dǎo)線、提示性的圖形和符號等。

圖1-14 集成電路芯片和雙層電路板

1.3.4 多層電路板

隨著超大規(guī)模集成電路、球狀引腳柵格陣列(Ball Grid Array,BGA)封裝元器件的出現(xiàn),雙層電路板不能適應(yīng)布線的需求,所以出現(xiàn)了多層電路板。目前技術(shù)上可以制造出100層以上的電路板,現(xiàn)在的工程中大規(guī)模使用的是4~8層板。

方型扁平式封裝(Quad Flat Package,QFP)芯片和焊接該芯片的電路板如圖1-15(a)、(b)所示,BGA封裝芯片和焊接該芯片的電路板如圖1-15(c)、(d)所示。QFP封裝芯片的引腳分布在該芯片的四側(cè),而BGA封裝芯片的引腳分布在該芯片的背部。例如,我們經(jīng)常使用的臺式機(jī)電腦和筆記本電腦中主板上的CPU就是一個(gè)BGA封裝的芯片。QFP封裝芯片既可以使用電烙鐵進(jìn)行焊接,也可以使用專門的回流焊機(jī)進(jìn)行焊接。由于BGA封裝芯片的引腳非常密集,所以只能使用回流焊機(jī)進(jìn)行焊接。

圖1-15 QFP封裝芯片、BGA封裝芯片及對應(yīng)的電路板

對于多層電路板,它的頂層和底層都能放置電子元器件、焊盤、銅箔導(dǎo)線、提示性的圖形和符號,它的中間層只能放置銅箔導(dǎo)線,而不能放置其他的對象,如圖1-16所示。

圖1-16 多層電路板的示意圖

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