毫無疑問,印刷電路板(PCB)是人類技術(shù)中具有里程碑意義的工具,這是為什么呢?這是因?yàn)楫?dāng)今在每一個電子設(shè)備中都隱藏著它的身影。
就像其他歷史中的偉大發(fā)明一樣,PCB也是隨著歷史車輪前進(jìn)而逐步成熟的,至今已經(jīng)有130年的發(fā)展歷史,它是工業(yè)革命車輪中最為靚麗的一道風(fēng)景。
PCB成為優(yōu)化電子設(shè)備生成工藝的手段,曾經(jīng)那些使用手工制作的電子設(shè)備不得不用PCB來替代了,這都是因?yàn)殡娐钒迳蠈筛嗟墓δ埽?/span>
見下圖,對比一下1968年計(jì)算器中的電路板和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主板。
下面就是關(guān)于PCB的十個有趣的事實(shí):
即使對于一些并不了解PCB是干什么的人來說,也大體知道PCB的樣子是什么,它們至少看起來,給人一種具有一種傳統(tǒng)風(fēng)格,那就是它的綠色。
這個綠色實(shí)際上是阻焊層玻璃油漆透光的顏色,阻焊層雖然名稱是阻焊,但它的主要功能還是保護(hù)覆蓋的線路免受潮濕、灰塵的侵?jǐn)_。
至于阻焊層為何選擇綠色,主要的原因被認(rèn)為綠色是軍隊(duì)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),軍方設(shè)備中PCB最早使用了阻焊層來保護(hù)電路在野外的可靠性,綠色是軍隊(duì)里自然保護(hù)色。
還有人認(rèn)為最初的阻焊油漆所使用的環(huán)氧樹脂的顏色本身就呈現(xiàn)綠色,于是一直沿用至今。
現(xiàn)在阻焊層的顏色已經(jīng)是多種多樣的,有黑色、紅色、黃色等等,畢竟綠色并不是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
如果問誰發(fā)明了印刷術(shù),這個殊榮當(dāng)屬中國北宋年間的畢昇。
但最早的印刷電路板則需要追蹤到奧地利工程師 Charles Ducas在1920年提出了使用墨水導(dǎo)電(在底板上打印黃銅電線)的概念。
他借助于電鍍技術(shù)制作在絕緣體表面直接生成導(dǎo)線,制作出PCB的原型,最初電路板上的金屬導(dǎo)線是黃銅,一種銅和鋅的合金。
這種顛覆性的發(fā)明消除了電子線路的復(fù)雜連線工藝,并保證電路性能的可靠性,這個工藝直到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束才開始進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。
在綠色電路板還存在著大量白色標(biāo)記,很多年來,人們弄不明白為何這些白色印刷標(biāo)記被叫做“絲網(wǎng)層”,它們主要是用來標(biāo)識電路板上元器件的信息,以及其他與電路板相關(guān)的內(nèi)容。
這些信息最早是通過絲網(wǎng)印刷的方式打印在電路板上,所以被稱為絲網(wǎng)層,現(xiàn)在則使用特殊的噴墨打印機(jī)來完成,可以幫助電路工程師來檢查電路板中是否存在故障。
電路板的功能主要通過將元器件按照原理圖有效連接起來完成的,每一個元器件都有它們獨(dú)特的功能,即使在電路板上緊密相鄰的兩個器件都有可能千差萬別。
器件的種類基本上包括有電阻、二極管、晶體管、電容、繼電器、電池、變壓器以及其它的林林總總(比如保險絲、電感、電位器等等)。
毫不夸張的說,PCB無處不在,從計(jì)算機(jī)到數(shù)字鐘表、從微波爐到電視機(jī)以及立體音響系統(tǒng)。
只要是電子物品和設(shè)備,超過99%的可能性其中包含有PCB,所以我們有可能想當(dāng)然認(rèn)為,如果沒有PCB可能任何電子設(shè)備就無法運(yùn)行。
在美國國家航空航天管理局(NASA)的很多項(xiàng)目中就使用了一些石破天驚的技術(shù),其中在上個世紀(jì)60年代,NASA就在阿波羅11號火箭上使用了PCB,這是因?yàn)榛赑CB的電子設(shè)備重量輕、耗電小。
那可是人類最偉大的時刻,第一次將宇航員送到了月球上,這其中就有PCB的功勞。
表面安裝焊接技術(shù)使得PCB走進(jìn)了現(xiàn)代化,相比于以前插孔安裝方式,這種表面安裝焊接技術(shù)則先使用特殊膠水將器件粘貼在PCB上,然后在通過特殊的回流焊將器件與電路板進(jìn)行電氣連接。
在對電路進(jìn)行局部實(shí)驗(yàn)過程中,可以借助于面包板、洞洞板以及其他的通用電路板進(jìn)行測試。
隨著表面封裝元器件增多,也有新型的快速PCB成型技術(shù)出現(xiàn),比如熱轉(zhuǎn)印PCB、3D打印多層電路板等。
PCB并不都是平直堅(jiān)硬的,還有很多柔軟的PCB工作在很多緊密電子設(shè)備中,它們往往構(gòu)成了很多活動關(guān)節(jié)中的應(yīng)用電路,或者組成多層立體電路。
世界上最大的一塊PCB來自于英國Johnson電子公司的這條應(yīng)用在無人太陽能飛機(jī)上的柔性多層電路板。
它長約28米,是由柔軟聚酰亞胺作為基地制作的電路板有著更好的散熱、更高的導(dǎo)電密度。
這么長的的電路板是通過特殊的生產(chǎn)工藝分段進(jìn)行腐蝕制作的。
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|PCB 設(shè)計(jì)布線 Cadence 20問
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|為什么電路板有綠色、黑色等?有什么區(qū)別嗎?
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