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硬件工程師理論基礎(chǔ)之PCB和FPC

文章來源：作者：梁波靜查看手機(jī)網(wǎng)址

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人氣：5347發(fā)布日期：2018-04-11 10:07【大中小】

硬件工程師理論基礎(chǔ)之PCB和FPC-燚智能周教授開講智能硬件開發(fā)

PCB板

PCB，Printed Circuit Board。如其字面意思，一塊板子，上面有電路，印刷上去的。就是印刷電路板。也叫硬板。

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FPC板

FPC，F(xiàn)lexible Printed Circuit。如字面所述，這是一個(gè)電路，也是印刷上去的，并且是柔性的。就是柔性電路板。也叫軟板。一般是黃色的。

還有一種電路板，一部分是硬的，一部分是軟的，一般叫做軟硬結(jié)合板，或者剛撓板。（剛性和撓性）

電路板的工作原理：一塊板子，上面有電路。用來搭載和聯(lián)通各種元器件。將元器件焊接到電路板上以后，元器件的管腳之間通過電路板上的電路連接起來，互相傳遞電信號(hào)。就像家里的電燈和開關(guān)之間用電線連接起來一樣，把燈泡、開關(guān)、電路縮小了放在一塊板子上，就是電路板了。

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FPC和PCB

PCB、電路板、主板、板子，這些常用的說法通常都是表示電路板，后續(xù)文章不對(duì)這些概念做具體的區(qū)分。

FPC和PCB最大的區(qū)別在于，一個(gè)是軟的，一個(gè)是硬的。軟板可以卷曲彎折。但注意軟板不是任意彎曲的，畢竟有厚度，折的次數(shù)太多了，或者彎折半徑太小了，也會(huì)折斷。以前翻蓋手機(jī)用久了容易出現(xiàn)花屏現(xiàn)象，就是因?yàn)檫B接屏幕和主板的FPC彎折次數(shù)多了斷掉了。

PCB和FPC，是由硬件工程師手工畫出來的。從原理圖輸出網(wǎng)表netlist，結(jié)構(gòu)工程師給出板框圖紙，然后導(dǎo)入到PCB文件中。將一大堆元器件，逐個(gè)擺好，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)把實(shí)際的線路畫出來，一塊PCB就設(shè)計(jì)完成了。

PCB圖紙，和PCB的實(shí)物是完全對(duì)應(yīng)的，圖紙上怎么畫的，拿到手的PCB就是什么樣子的。

有些多層電路板產(chǎn)品，例如8-12層的電腦、手機(jī)等，因?yàn)镻CB圖畫起來太復(fù)雜了，往往會(huì)設(shè)有專門的PCB工程師的崗位，專門負(fù)責(zé)畫圖。也叫Layout工程師。

這里我們拋磚引玉的提幾個(gè)問題：

如果線路太多了，一面畫不下，怎么辦？那就用兩面。兩面也畫不下怎么辦？可以再加兩面，變成4層的。這就是多層線路板的概念。注意，層是Layer，不是floor，別鬧笑話了。4層不夠再繼續(xù)往上加，幾十層的都可以。像電腦主板，因?yàn)槌叽绱螅话愣际?層或6層。像手機(jī)主板，因?yàn)槌叽缇o湊，一般都是8層到12層。很多軍工的主板，對(duì)信號(hào)隔離度要求很高，經(jīng)常做到二十多層。

空間思維不夠強(qiáng)，可能想象不出來為什么需要走多層板。在單層電路上，兩條不同的電路是不能交叉的，直接交叉就短路了。不交叉又要穿過去，也可以繞過去呀？不錯(cuò)，兩根線交叉了可以繞過去，如果再來一根線，就繞不過去了。必須從空間上跨過去。于是就需要增加一層。所以對(duì)于多層板，每一層線路的繪制的方向一般是統(tǒng)一的，某一層都是橫向的，另一層都是縱向的，這樣總有辦法能夠通過空間交錯(cuò)開。

這么多層電路，怎么連接起來了？這個(gè)就通過過孔（via）來實(shí)現(xiàn)了。過孔，通過（電信號(hào)）的孔。類似于樓層中的樓梯，從一層樓下到另一層樓，需要通過樓梯。從一層電路連接到另一層電路，需要過孔。

為什么是4，6，8層電路板？沒有3，5，7層？其實(shí)要做也能做，多層板的制作工藝是，先做里面的2層，再在外面貼2層，做完了再貼2層。如果先做完了里面的2層，再在外面貼1層，技術(shù)上可行，但工序和貼2層沒什么區(qū)別，同樣的價(jià)格下，肯定選擇加2層，而不是加1層。

“手工畫的”？現(xiàn)在汽車都自動(dòng)駕駛了，alpha Go都打的人類抬不起頭了，怎么畫線路板這么“簡(jiǎn)單”的事情還要手工畫？的確這個(gè)大問題。PCB發(fā)明的這幾十年來，繪圖軟件公司都很想做自動(dòng)布線。但是元器件種類太多太多了，每個(gè)元器件對(duì)線路的要求都有不同，每個(gè)信號(hào)對(duì)線路的要求也不同，使用者光建模就要花很久的時(shí)間。每根線的走線方法，是存放在硬件工程師腦子里的，很難把所有的規(guī)則都錄入進(jìn)去，遇到隨機(jī)應(yīng)變的地方，電腦程序根本比不過人腦。所以，簡(jiǎn)單的電路板用人手工畫更快，復(fù)雜的電路板用程序很難畫出來人想要的東西，自動(dòng)布線普及率非常低，幾乎沒有人用。

PCB和FPC，是我們經(jīng)常拿來舉的例子，用來測(cè)試工程師的學(xué)習(xí)能力。不管是軟件還是硬件行業(yè)，都有大量的英文縮寫和中文縮寫，但對(duì)于很多人只會(huì)記縮寫，而不知道全稱。甚至一些深受turnkey和野路子影響的工程師，干了幾年都不知道PCB和FPC的全稱。有些人要問了，我知道這是什么就好了，為什么我還要知道全稱？因?yàn)槿Q才是這個(gè)詞的真實(shí)含義，包含了詞的原理。只知道縮寫不知道全稱，是典型的“知其然不知其所以然”。

接觸到新的行業(yè)，就會(huì)有大量的新的名詞，首先要知道這個(gè)名詞是什么叫什么，然后要知道這個(gè)名詞是怎么工作起來的，最后要搞明白為什么要這么做。這就是前面提到的“三個(gè)為什么”的原則。知道名字，可以入門；知道工作原理，可以分析問題；知道原因，才能觸類旁通。知道的名詞越多，知識(shí)面就越廣；每個(gè)知識(shí)點(diǎn)研究的越透徹，技術(shù)就越深入。

在一個(gè)名詞的解釋中，一般都能夠發(fā)現(xiàn)其他的不明白的名詞，再通過這些名字的解釋，又可以發(fā)現(xiàn)更多的新名詞。最終通過名詞解釋的網(wǎng)絡(luò)，能夠舉一反三、順藤摸瓜，形成對(duì)整套知識(shí)體系的理解。

很多新入行的人，往往面對(duì)知識(shí)點(diǎn)的海洋束手無策，不知道從哪里入手，也提不出來問題。其實(shí)只要按照上面講的“三個(gè)為什么”順藤摸瓜摸下去，由點(diǎn)及面的了解，逐步學(xué)會(huì)給自己提問題，很快就可以入門了。學(xué)習(xí)能力的體現(xiàn)，重點(diǎn)在于如何給自己提問題，多問點(diǎn)為什么，學(xué)起來就很快了。

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