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硬件工程师理论基础之PCB和FPC

文章来源：作者：梁波静查看手机网址

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人气：4857发布日期：2018-04-11 10:07【大中小】

硬件工程师理论基础之PCB和FPC-燚智能周教授开讲智能硬件开发

PCB板

PCB，Printed Circuit Board。如其字面意思，一块板子，上面有电路，印刷上去的。就是印刷电路板。也叫硬板。

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FPC板

FPC，Flexible Printed Circuit。如字面所述，这是一个电路，也是印刷上去的，并且是柔性的。就是柔性电路板。也叫软板。一般是黄色的。

还有一种电路板，一部分是硬的，一部分是软的，一般叫做软硬结合板，或者刚挠板。（刚性和挠性）

电路板的工作原理：一块板子，上面有电路。用来搭载和联通各种元器件。将元器件焊接到电路板上以后，元器件的管脚之间通过电路板上的电路连接起来，互相传递电信号。就像家里的电灯和开关之间用电线连接起来一样，把灯泡、开关、电路缩小了放在一块板子上，就是电路板了。

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FPC和PCB

PCB、电路板、主板、板子，这些常用的说法通常都是表示电路板，后续文章不对这些概念做具体的区分。

FPC和PCB最大的区别在于，一个是软的，一个是硬的。软板可以卷曲弯折。但注意软板不是任意弯曲的，毕竟有厚度，折的次数太多了，或者弯折半径太小了，也会折断。以前翻盖手机用久了容易出现花屏现象，就是因为连接屏幕和主板的FPC弯折次数多了断掉了。

PCB和FPC，是由硬件工程师手工画出来的。从原理图输出网表netlist，结构工程师给出板框图纸，然后导入到PCB文件中。将一大堆元器件，逐个摆好，根据网络把实际的线路画出来，一块PCB就设计完成了。

PCB图纸，和PCB的实物是完全对应的，图纸上怎么画的，拿到手的PCB就是什么样子的。

有些多层电路板产品，例如8-12层的电脑、手机等，因为PCB图画起来太复杂了，往往会设有专门的PCB工程师的岗位，专门负责画图。也叫Layout工程师。

这里我们抛砖引玉的提几个问题：

如果线路太多了，一面画不下，怎么办？那就用两面。两面也画不下怎么办？可以再加两面，变成4层的。这就是多层线路板的概念。注意，层是Layer，不是floor，别闹笑话了。4层不够再继续往上加，几十层的都可以。像电脑主板，因为尺寸大，一般都是4层或6层。像手机主板，因为尺寸紧凑，一般都是8层到12层。很多军工的主板，对信号隔离度要求很高，经常做到二十多层。

空间思维不够强，可能想象不出来为什么需要走多层板。在单层电路上，两条不同的电路是不能交叉的，直接交叉就短路了。不交叉又要穿过去，也可以绕过去呀？不错，两根线交叉了可以绕过去，如果再来一根线，就绕不过去了。必须从空间上跨过去。于是就需要增加一层。所以对于多层板，每一层线路的绘制的方向一般是统一的，某一层都是横向的，另一层都是纵向的，这样总有办法能够通过空间交错开。

这么多层电路，怎么连接起来了？这个就通过过孔（via）来实现了。过孔，通过（电信号）的孔。类似于楼层中的楼梯，从一层楼下到另一层楼，需要通过楼梯。从一层电路连接到另一层电路，需要过孔。

为什么是4，6，8层电路板？没有3，5，7层？其实要做也能做，多层板的制作工艺是，先做里面的2层，再在外面贴2层，做完了再贴2层。如果先做完了里面的2层，再在外面贴1层，技术上可行，但工序和贴2层没什么区别，同样的价格下，肯定选择加2层，而不是加1层。

“手工画的”？现在汽车都自动驾驶了，alpha Go都打的人类抬不起头了，怎么画线路板这么“简单”的事情还要手工画？的确这个大问题。PCB发明的这几十年来，绘图软件公司都很想做自动布线。但是元器件种类太多太多了，每个元器件对线路的要求都有不同，每个信号对线路的要求也不同，使用者光建模就要花很久的时间。每根线的走线方法，是存放在硬件工程师脑子里的，很难把所有的规则都录入进去，遇到随机应变的地方，电脑程序根本比不过人脑。所以，简单的电路板用人手工画更快，复杂的电路板用程序很难画出来人想要的东西，自动布线普及率非常低，几乎没有人用。

PCB和FPC，是我们经常拿来举的例子，用来测试工程师的学习能力。不管是软件还是硬件行业，都有大量的英文缩写和中文缩写，但对于很多人只会记缩写，而不知道全称。甚至一些深受turnkey和野路子影响的工程师，干了几年都不知道PCB和FPC的全称。有些人要问了，我知道这是什么就好了，为什么我还要知道全称？因为全称才是这个词的真实含义，包含了词的原理。只知道缩写不知道全称，是典型的“知其然不知其所以然”。

接触到新的行业，就会有大量的新的名词，首先要知道这个名词是什么叫什么，然后要知道这个名词是怎么工作起来的，最后要搞明白为什么要这么做。这就是前面提到的“三个为什么”的原则。知道名字，可以入门；知道工作原理，可以分析问题；知道原因，才能触类旁通。知道的名词越多，知识面就越广；每个知识点研究的越透彻，技术就越深入。

在一个名词的解释中，一般都能够发现其他的不明白的名词，再通过这些名字的解释，又可以发现更多的新名词。最终通过名词解释的网络，能够举一反三、顺藤摸瓜，形成对整套知识体系的理解。

很多新入行的人，往往面对知识点的海洋束手无策，不知道从哪里入手，也提不出来问题。其实只要按照上面讲的“三个为什么”顺藤摸瓜摸下去，由点及面的了解，逐步学会给自己提问题，很快就可以入门了。学习能力的体现，重点在于如何给自己提问题，多问点为什么，学起来就很快了。

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