PCB的偉大歷史

通過對晶體管、集成電路、BGA 和 SMT 的介紹了解 PCB（印刷電路板）的歷史。

與歷史上許多其他偉大的發(fā)明一樣，我們今天所知道的印刷電路板 (PCB) 是建立在整個歷史的進步之上的。在我們這個世界的小角落，我們可以追溯 130 多年前 PCB 的歷史，當時世界上偉大的工業(yè)機器才剛剛起步。我們不會在本文中涵蓋完整的歷史，而是將 PCB 轉變?yōu)榻裉斓闹匾獣r刻。

為什么是多氯聯(lián)苯？

隨著時間的推移，PCB 已發(fā)展成為優(yōu)化電子制造的工具。曾經很容易用手組裝的東西很快讓位于需要機械精度和效率的微觀組件。以下圖所示的兩塊電路板為例。一個是 1960 年代的計算器板。另一種是您將在當今計算機中看到的典型高密度主板。

1968 – 計算器 – PCB 現代主板

計算器中可能有 30 多個晶體管，但在主板上的單個芯片上，您會發(fā)現超過一百萬個晶體管。關鍵是技術和 PCB 設計正在以驚人的速度發(fā)展。在當今的設計中，計算器 PCB 上的所有東西現在都可以裝入單個芯片中。這引起了人們對PCB制造的關注。

鍍金時代 (1879 – 1900)

1960 年代的美國內戰(zhàn)，現在美國制造業(yè)正在蓬勃發(fā)展。在此期間，最偉大的工程師正在研究如何在 5 到 7 天而不是 5 到 7 個月內將某人從美國東海岸帶到西海岸。

在鍍金時代，我們看到了一些關于電磁學的重大發(fā)現。我們發(fā)明了電動機，它將電能轉化為機械能。我們還看到發(fā)電機，它通過將機械能轉換為電能來做相反的事情。

這也是一個天才發(fā)明家的時代，他們仍然對我們今天的電子世界產生影響，包括：

托馬斯愛迪生在 1879 年發(fā)明了燈泡，在 1889 年發(fā)明了電影，以及許多其他創(chuàng)新。

尼古拉特斯拉在 1888 年發(fā)明了電動機，在 1895 年發(fā)明了交流電源。

亞歷山大·格雷厄姆·貝爾于 1876 年發(fā)明了電話。

喬治伊士曼的柯達于 1884 年發(fā)明了第一臺消費類相機。

Herman Hollerith 于 1890 年發(fā)明了制表機，隨后創(chuàng)立了 IBM。

在這個創(chuàng)新激烈的時期，最重要的爭論之一是交流與直流之間的爭論。

特斯拉的交流電最終成為長距離電力傳輸的理想方法。然而，有趣的是，我們今天仍在處理 AC-DC 轉換。

進步時代 (1890 – 1920)

進步時代是社會改革的時代，《謝爾曼反托拉斯法》等立法打破了標準石油的壟斷地位。這也是我們看到第一個PCB專利的時候。1903 年，德國發(fā)明家阿爾伯特·漢森（Albert Hanson）申請了一項英國專利，該裝置被描述為多層絕緣板上的扁平箔導體。聽起來有點熟？

Albert-Hanson-PCB-專利圖

描繪 Albert Hanson 的第一個 PCB 專利的繪圖。
漢森還在他的專利中描述了通孔應用的概念。在這里，他展示了您可以用垂直線在兩層上打一個孔以進行電氣連接。

推電子

在此期間，我們開始看到愛迪生和其他商業(yè)領袖大力推動日常家庭中的電子設備。這種推動的問題是完全缺乏標準化。如果你住在紐約或新澤西，并使用愛迪生的電力發(fā)明來照明、加熱或烹飪，如果你在另一個城市使用它們會發(fā)生什么？它們無法使用，因為每個城鎮(zhèn)都有自己的套接字配置。

咆哮的二十年代（1920 年代）

隨著第一次世界大戰(zhàn)接近尾聲，美國經濟出現了巨大的繁榮。這是第一次有更多的人住在城市而不是農場。我們也開始看到在美國推出連鎖店和品牌。

汽車的發(fā)明

在這里，我們看到曾經泥濘的道路正在鋪設。人們需要汽油來為車輛提供動力，因此加油站應運而生。您還擁有維修店、配件等。許多人的整個生活方式都源于汽車的發(fā)明，今天仍然如此。

在此期間，我們看到了我們今天仍然依賴的現代電器的引入，例如洗衣機、吸塵器和冰箱。人們第一次可以在商店購買易腐爛的商品并將它們存放起來以延長保質期。

但是我們的多氯聯(lián)苯在哪里？我們還沒有看到它們在此期間推出的任何電器或汽車中使用。

然而，在 1925 年，查爾斯·杜卡斯（Charles Ducasse）申請了一項專利，描述了將導電油墨添加到絕緣材料中的過程。這將在稍后生產印刷線路板 (PWB)。該專利是第一個類似于 PCB 的應用，但僅用作平面加熱線圈。我們還沒有得到電路板和組件之間的任何實際電氣連接，但我們已經接近了。

PCB的首次使用

在第二次世界大戰(zhàn)期間，我們看到了我們今天所知道的 PCB 首次用于接近熔斷器。該裝置用于高速炮彈，需要在空中或陸地進行遠距離精確射擊。接近引信最初是由英國人開發(fā)的，用于對抗希特勒軍隊的進攻。后來與美國共享，完善了設計和制造。

1942 年 Paul-Eisler 的第一臺印刷電路板收音機

隨著第二次世界大戰(zhàn)接近尾聲，我們看到我們的士兵回家，組建家庭，并生下許多孩子。提示嬰兒潮一代。在這個戰(zhàn)后時代，我們看到了對真空吸塵器、洗衣機、電視和收音機等現有電器的許多改進?，F在大蕭條已經過去，許多消費者終于可以在家里買得起這些設備了。

1948 年電視

盡管沒有 PCB，但我們看到晶體管于 1947 年到達貝爾實驗室。1953 年，該設備又花了六年時間才最終投入生產，但為什么這么久？在那個年代，信息是通過期刊、會議等方式傳播的。在信息時代之前，信息的傳播只是需要時間來傳播。

隨著 PCB 開始在制造業(yè)中騰飛，我們發(fā)現自己參加了世界上第一次太空競賽。俄羅斯在此期間取得了多項成就，包括：

第一顆人造衛(wèi)星 Sputnik 于 1957 年發(fā)射
第一艘宇宙飛船 Luna 2 于 1959 年發(fā)射到月球
第一位宇航員 Yuri Gagarin 于 1961 年被送往地球軌道

混合時代（2000 年代及以后）

切入當前電子和PCB設計時代；我們稱之為混合時代。過去，我們有各種各樣的設備來滿足各種需求。你需要一個計算器；你買了一個計算器。你想玩電子游戲；你買了一個視頻游戲機?，F在您已經購買了內置 30 種不同功能的智能手機。這似乎很明顯，但是當您查看我們的智能手機可以做的所有事情時，您會感到震驚。

我們正處于設備整合時代，但下一步是什么？多氯聯(lián)苯已經建立，我們幾乎所有的事情都有流程和程序。高速應用正在成為常態(tài)。我們還看到，只有 25% 的 PCB 設計師年齡在 45 歲以下，而 75% 的人正準備退休。該行業(yè)似乎正處于危機時期。

PCB設計的未來會是機器人嗎？也許在帶有柔性電路的可穿戴設備中？或者我們可能會看到質子用光子學取代電子。就我們對物理 PCB 的了解而言，這種情況甚至可能在未來發(fā)生變化。組件之間的連接不需要物理介質，而是具有波浪技術的潛力。這將允許組件在不需要銅的情況下無線發(fā)送信號。

未來會怎樣？

沒有人知道 PCB 設計甚至整個電子行業(yè)的未來會是什么樣子。自我們的制造肌肉開始工作以來，已經將近 130 年了。從那時起，隨著汽車、電器、電腦、智能手機等重要產品的推出，世界發(fā)生了翻天覆地的變化。我們所有的基本生計和生存都依賴煤炭、木材或石油的日子已經一去不復返了?，F在我們有了可以滿足我們日常需求的電子產品。

但未來會怎樣？這是一個很大的未知數。我們都知道，擺在我們面前的每一項發(fā)明都站在其前身的肩膀上。我們的祖先將 PCB 設計帶到了今天，現在我們需要創(chuàng)新和徹底改變我們設計和與技術交互的方式。未來可以是任何東西。未來取決于你。