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印刷电路板（PCB）的前世今生

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人气：1715发布日期：2024-05-18 09:18【大中小】

印刷电路板（PCB）在生活中随处可见，小到蓝牙耳机、电子手表、计算器，大到电脑、通信设备、军用/ 航天系统，但凡需要集成电路的地方，都离不开PCB承载电子器件。

在PCB出现之前，电子元器件之间是直接用导线连接，元件使用量大的设备，排线常常错乱不堪，还有着很大安全隐患，容易出错。

PCB的出现

接下来深联线路板厂小编为你掀开PCB是从什么时候出现的，1925年，美国的 Charles Ducas 在绝缘的基板上印刷出线路图案，再以电镀的方式，成功建立导体作配线，这种方法使得制造电器变得容易。专业术语 “PCB” 由此而来。

1936年，奥地利人Paul Eisler博士在英国发表箔膜技术，他在一个收音机装置内采用了印刷电路板。也是在1936年，日本的宫本喜之助以喷附配线法成功申请专利。而两者中 Paul Eisler 的方法与现今的印刷电路板最为相似，这类做法称为减去法，是把不需要的金属除去。而 Charles Ducas、宫本喜之助的做法是只加上所需的配线，称为加成法。Paul Eisler也被称为“印刷电路之父”，但因为当时的电子管元件发热量大，体积笨重，不方便在印刷电路板上进行安装，Paul Eisler 的这一重大发明当时并未被英国所注重，而在美国也只是将PCB制造技术应用于军工产品之中。

1942年，Paul Eisler博士继续改进他的PCB生产方法，发明了世界最早实用化的双面PCB，并在Pye公司正式生产，该专利申请于1943年获准。大约在1943年，美国开始大规模使用Paul Eisler的这项技术发明来制造近炸引信，用于第二次世界大战，使用印刷电路作为炸弹上的近炸引信，以便在接近预定目标时作为炸弹的爆炸计时装置。同时还将该技术大量使用于军用收音机内。1947年，环氧树脂开始用作制造基板。同时NBS开始研究以印刷电路技术形成线圈、电容器、电阻器等制造技术。

1948年，美国正式认可印刷电路板发明用于商业用途。

PCB的发展

从1950年代到1990年代。这是PCB产业形成并快速成长的阶段，即PCB产业化的早期阶段，此时PCB已经成为一个产业。1948年后，美国正式认可了PCB这个发明用于商业用途，这也意味着PCB从军事领域用途开始大规模商用的步伐。随着电子技术的发展，到了1947年12月，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组研发出了晶体管，发热量较低体积更小巧的晶体管从50年代开始大量取代电子管的地位，这也为印刷电路板技术的广泛使用创造了条件。1950年，日本公司尝试在玻璃基板上涂银作为导体，在酚醛树脂纸基板上使用铜箔作为导体。从1950年开始，印刷电路的制造技术开始被广泛接受，这时蚀刻起到了主导作用。伴随着晶体管开始走向实用化，以金属箔腐蚀法制成的单面PCB在美国开发成功,并很快地得到工业化应用。1951年，聚酰亚胺材料诞生。1953年，Motorola开发出电镀过孔法的双面板。大约在1955年，日本的东芝公司推出了一种在铜箔表面生成氧化铜的技术，并出现了覆铜板（CCL）。这两种技术后来都被广泛用于多层印刷电路板的制造，它们对多层印刷电路板的出现起到了推波助澜的作用。此后，多层PCB得到了广泛的应用。印刷电路板广泛被使用10年后的1960年代，PCB技术也日益成熟。而自从Motorola的双面板问世，多层印刷电路板开始出现，使配线与基板面积之比更为提高。1960年代，多层(4+层数)PCB开始生产。而电镀贯穿孔金属化双面PCB实现了大规模生产。1970年代，多层PCB迅速发展，并不断向高精度、高密度、细线小孔、高可靠性、低成本和自动化连续生产方向发展，以适应摩尔定律的步伐。虽然1970年代开始多层PCB就开始迅速发展，但当时的PCB设计工作还是靠人工完成的。

PCB的成熟
1993年，摩托罗拉的Paul T. Lin申请了一种称为BGA（球栅阵列）封装的专利，这标志着有机封装基板的开始。1995年，松下公司开发出ALIVH（任意层间通孔）结构的BUM PCB制造技术。这也标志着PCB开始进入HDI高密度互联时代。在2000年初期，PCB变得更小、更复杂。5-6 mil 线宽/线距已经是常规工艺，对于高端PCB板厂来说，开始制造3.5-4.5 mil 线宽/线距的电路板同时，柔性PCB变得更加普遍。2006年，每层互连（ELIC）工艺被开发出来。该工艺使用堆叠的铜填充微孔，通过电路板的每一层进行连接。这种独特的工艺使开发人员能够在PCB中的任何两层之间建立起堆叠后的连接。虽然这种工艺提高了灵活性水平，使设计人员能够最大限度地提高互连密度，但直到2010年代，ELIC PCB才被广泛使用。随着智能手机的发展，驱动着HDI PCB技术的发展。21世纪初，在保留激光钻微通孔的同时，堆叠的通孔开始取代交错的导通孔，并结合“任意层”构建技术，HDI板最终的线宽/线距达到了40μm。这种任意层的方法仍然基于减成法工艺，而且可以肯定的是，对于移动电子产品来说，大多数高端HDI仍然采用这种技术。然而，在2017年，HDI开始迈入新的发展阶段，开始从减成法工艺转向基于图形电镀的工艺。

PCB的未来

由于小型化，HDI和微孔为高密度提供了巨大的推动作用。这些技术将跟随着IC单元的几何形状继续发展，变得更小。所以下一次革命将在光学导体领域。

随着超大规模集成电路工艺的不断提升，使得计算机系统的处理器性能提高，但是目前电子计算机依旧使用传统的铜线来实现芯片–芯片、处理器–处理器、电路板–电路板之间的连接，国际半导体技术蓝图（ITRS）已经指出未来的电子系统将会受芯片之间的互连所限制，因为目前主要采用的铜线面临的主要问题是：（1）高速信号失真，带宽有限；（2）金属导线的传输损耗随着信号频率的增大而增大，限制了高频信号的传输距离；（3）容易受到电磁干扰；（4）高功耗等

而光通信有很多传统电信号不具备的优势，比如带宽高、损耗低、无串扰、抗电磁干扰等等。实际上光纤已经彻底替代传统铜线用于长距离通信长达几十年之久，未来的发展趋势是光互连的通信距离将会逐渐变短，从国家之间的长距离通信到未来芯片内部的信号传输。

目前业界普遍认为，当单通道速率达到25Gb/s以上时，无论从技术实现还是成本上比较，电互连都将面临着极大的挑战。因此，要想克服电子计算机的“瓶颈”，就必须改变传统的基于铜线的互连方式，将光科技引入到电子系统中，用新的光互连代替传统的电互连，才能够大幅度提升计算机的运行速度并促进高速信息通信网的发展，进而满足社会发展的需要。

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