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电路板的发展历史及展望

文章来源:作者:梁波静 查看手机网址
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人气:585发布日期:2020-09-30 09:28【

通过上边的图片我们看到,在PCB技术没有大规模应用之前,生产这样一台电子设备是多么的麻烦而低效,大量的电子管,需要使用涂有绝缘树脂的导线在器件之间进行人工布线并焊接,这就带来一些问题:

  • 人工接线效率低,没办法实现机器化大规模生产

  • 人工接线容易出现安装错误,检查困难

  • 端子的焊接可靠性低容易松动造成接触不良

为了简化电子机器的制作,减少电子零件间的配线,降低制作成本、提高电子机器的可靠性,人们开始钻研以印刷的方式取代配线的方法,以利用机器实现精密的大规模化生产。

印刷电路板的诞生与发展

1831年法拉第发表电磁感应定律之后,人们就开始研究如何利用电磁原理来实现远距离通信,萨缪尔·摩尔斯1837年发明了电报,贝尔于1876获得了电话的发明专利。到了1904年美国有300万电话需要靠人工电话交换连接。

印刷电路板也是随着电子连接系统发展而来的,以解决电报/电话系统的连接问题。初期,金属条或金属棒用于连接安装在木制底座上的大型电子元件。随着时间的推移,金属条被螺丝端子和可拧入其中的电缆所取代,这样连接更具有灵活性,而木制底座则被金属底板所取代。但是,随着电报/电话业务的发展,电话交换门数越来有多,电话系统相关的电子操作也越来越复杂,这就需要更小、更紧凑的设计。

图为1907年的汉口路14号英商华洋德律风公司的人工电话交换所

印刷电路板的摇篮期

与PCB有关的发明专利最早的时间节点应该在1903年,当时一位名叫阿尔伯特·汉森(Albert Hanson)的德国著名发明家申请了一项英国专利,他首创利用“线路”的观念应用于电话交换机系统,利用金属箔切割成线路导体,然后线路导体上下面都粘上石蜡纸,在线路交点上设置导通孔实现不同层间的电气互联。这与我们现代的PCB制造方法有明显的区别,因为当时苯酚树脂还未发明,而化学蚀刻技术也还未成熟,阿尔伯特·汉森发明的方法可以说是现代PCB制造的雏形吧。

1907年,出生于比利时的美国化学家利奥·亨德里克·贝克兰(Leo Hendrik Baekeland,1863年-1944年)改进了酚醛树脂的生产技术,将树脂实用化、工业化。这也为印制电路板的问世与发展,创造了必要的条件。

1920年代–早期的PCB板材几乎无所不包,从电木(就是上边说的酚醛树脂,俗称电木)和松石到普通的旧薄木板。可以在材料上钻一些孔,然后将扁铜丝铆接到该材料上。外形看起来可能不是很美观,但是后来的印刷电路板的理念就从这里诞生。当时,这些电路板主要用于收音机和留声机。

印刷电路板的发明

还记得上边提到的赫兹吗,1887年赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于电磁波的预测之后,到了1920年代,无线电已经引起了全世界的关注,而且电子管技术已经相当成熟,成熟到可以开始无线电广播的程度了,广播收音机将很快被引入到每个家庭,如何快速制造收音机,也在促进着线路板相关技术的演进。

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。这时,“PCB”这个名词就诞生了。这种方法使得制造电器变得容易。

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