## 第5节：什么是PCB？
这节我们来看看什么是[[PCB]]、PCB都长什么样，以及PCB常用到的一些术语。

### 1. 什么是PCB?
PCB是印刷电路板的英文单词Printed Circuit Board的缩写。
{{ :produktspektrum_570_res01.jpg |}}<WRAP centeralign> 印刷电路板 - PCB：Printed Circuit Board </WRAP>

它的主要功能就是为了帮助各种形状、封装的元器件能够方便地进行电气连接。因此PCB的设计目标也就有以下几点：
  * 第一，将各种封装的元器件适当地固定在电路板上，并能够将这些器件的每个引脚的信号（通过焊盘Pad）连接出来；
  * 第二，在将各个器件的引脚进行连接的时候一定要满足所需要的电气性能，达到电路设计的初衷，电路板本身不能对各个信号带来连接错误、噪声、失真等；
  * 第三，同时要满足各种机械、加工、散热、电磁干扰等方面的要求。

{{ :pcb_41.png |}}<WRAP centeralign>  PCB的功能 - 将不同的元器件放置在上面，并能够将这些元器件进行电气连接 </WRAP>


### 2. PCB上有什么?
先看一下我以前设计的一块PCB

这块PCB是捷配免费加工的快板，是块双面走线，只在板子的顶层放置了元器件，当然如果需要的话我们可以在板子的两面都放置元器件。

一般来讲，我们会用到两种元器件，穿孔的和[[SMD|表面贴装]]的，穿孔的元器件是通过将管腿插到一个小的孔安装在电路板上，在这个板子上，就有不少用于穿孔器件安装固定的孔，这些孔从上表面通到下表面，中间用导电材料连接（一般是铅或金），我们使用焊锡将元器件的管脚焊接到孔周围的焊盘上。
{{ :throughholeresistorsolder.png?500 |}}<WRAP centeralign>PCB上焊接的穿孔电阻</WRAP>

如果你想使用[[SMD|表面贴装的器件]], 只需要将这个器件放在[[PCB]]表面的[[PADs|焊盘]]上，然后用足够的焊锡将器件的管脚同[[PCB]]上的[[PADs|焊盘]]牢靠地焊接在一起就可以。
{{ :smdcapsolder.png |}}<WRAP centeralign>PCB上焊接的表面贴装的电容</WRAP>

接下来，是[[SILKSCREEN|丝印]]，我们使用丝印来在板子上添加一些文字和图形，文字可以提供针对板子和板上的元器件的有用信息，图形可以是Logo、其它的装饰图案，以及一些有用的标记等。这些提示性、装饰性的信息对电路板的电气特性没有任何影响。
{{ :stm32board1.jpg?800 |}}<WRAP centeralign>硬禾学堂设计的基于STM32G031的DIY口袋仪器PCB</WRAP>
在这块板子上，你可以看到我使用了一些方框对不同功能的器件做了区分，使用了一些字母或数字标记了一些重要的器件和管脚，板子上还有版本号等信息，这些信息对于加工以及使用这个板子的用户是非常重要的。丝印在PCB设计工具中是作为一个层单独列出来的，在加工好的PCB上它是印在PCB的顶层或底层的。

为了安装方便或调试的时候出于安全的考虑，我们常常在板子四周打上几个[[mountinghole|安装孔]]，装上螺丝起到安装固定或支撑的作用，和板子的其它孔性质相似，只是它们不需要灌锡。在我们使用板子的时候避免桌面上的导线或器件对板子上的电路造成影响。

我们看到这个板子是白色的，当然还有黑色的、红色的，最多、也是最经典的颜色是绿色，这些不同颜色实际上是为了保护板子上的走线在外层刷的一层油漆，在PCB中也被定义为层 - 阻焊层，顾名思义，阻止焊接，它的作用就是能够阻止板上的铜长期接触空气被氧化，进而影响到铜线的导电性能，还能够方便手工焊接，焊盘一般都很靠近，如果没有阻焊在之间隔开，焊接的时候会很容易粘连。

{{ :smdsolderingbridge.jpeg |}}<WRAP centeralign>靠近的管脚在焊接时容易导致的焊接粘连</WRAP>

由于不同颜色的板子视觉效果的缘故，这个刷了白色阻焊油层的板不太好看到板子上的走线，我们换一个黑色的，新版的[[stepfpga|小脚丫FPGA核心板]]，它的[[PCB]]板在外面刷一层黑色的[[soldermask|阻焊油层]]，这个板子就可以很清晰地看到这些黑色的铜线将器件之间的管脚进行了连接。

{{ :stepfpgalpctop.png |}}
{{ ::stepfpgalpcbottom.png |}}<WRAP centeralign>小脚丫FPGA核心板上的走线是黑色的</WRAP>

实际上板上的[[track|走线]]用的是铜，它们的作用是将板上的不同器件的相应管脚之间进行电连接。在设计中我们可以设置不同的走线宽度。在英文中走线有两种叫法 - “tracks”或“traces”

在板子上还有一些小的孔，它们没有焊盘环绕，这些孔被称为”[[via|过孔]]“（vias）， 它们是用来进行跨层走线的。如果你的[[PCB]]用到2层或更多层，你可以用过孔连接从一个层到另外一个层的走线，过孔对于在[[PCB]]上走线是非常有用的。
{{ :pcb_47.png?500 |}}<WRAP centeralign>PCB上的过孔示意图</WRAP>

从这个板上还可以看到，在很多走线之间有大面积的铜层，也就是我们所说的敷铜。

从侧面看，你可以看到这个PCB的厚度大约为1.6mm，也有其它厚度的板子，比如1mm、0.8mm甚至更薄的板子。1.6mm的板子是比较通用的，板子一般都是用玻璃纤维制作的耐高温、绝缘性能很好的FR4材料加工的。

下一节，我们看一下如何用[[KiCad]]来设计[[PCB]]，是通过一个什么样的流程将这些元器件通过焊盘、走线以及过孔连接起来，并最终生产制造出我们手中拿到的这些PCB板的。

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上一节：[[refhelpofkicad6|第4节：KiCad6的参考和帮助文档]]
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下一节：[[kicad6designprocess|第6节：KiCad6的设计流程]]
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