PCB 创新的历史及其影响

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印刷电路板是通过电子设备传输电信号的内部元件。每次打开计算机或按下智能手机、无线电报警器或立体声组件上的按钮时，您都在与所有此类设备外壳内的印刷电路板进行交互。如果说电是电子产品的命脉，那么印刷电路板就是至关重要的内脏。

在当今高度依赖设备的世界中，大多数人都没有意识到每个智能手机或便携式 MP3 播放器中包含的复杂电路。如果没有印刷电路板，现代技术将永远不可能实现。

什么是印刷电路板？

印刷电路板 (PCB) 是一种具有蚀刻功能的基板设备电气元件。 PCB 有单层、双层和多层品种，并带有相应的铜层。密度最高的 PCB 由多层组成。它们包含连接不同层上的导体的镀层孔。在更精细的 PCB 上，基板通常会层叠有电容器、电阻器和其他组件。大多数坚固的 PCB 的层通常由 FR-4 玻璃环氧树脂制成的基板组成。

PCB 几乎是所有电子设备的组成部分，除了最简单的产品。 PCB的设计涉及复杂的电路细节，但PCB的组装和生产可以统一实施。由于 PCB 由带有单个部件的已安装有线组件组成，因此 PCB 的大规模生产是一个简单、相对便宜且通常无错误的过程，尤其是与其他布线选项（如点对点和绕线）相比时。

PCB 首字母缩写词适用于裸板和组装板。如果电路板具有铜连接，但缺少嵌入式部件，则更合适的名称将是印刷线路板，尽管该术语实际上已从技术用语中消除。其他更常见的术语包括印刷电路板组装和印刷电路组装，即带有电子零件的 PCB。

印刷电路板在哪里使用？

印刷电路板在大量电子设备和计算机组件中必不可少。现代形式的 PCB 自 1960 年代就已经存在，当时它们是计算器、收银机和其他带有电路的简单设备中的组件。

1970 年代，PCB 开始出现在数字手表以及世界上最早的一些视频游戏和个人电脑中。到 1980 年代，多氯联苯用于报警收音机、录像机、雅达利游戏机、CD 和激光光盘播放器以及无绳电话。在 1990 年代，日益先进和小型化的 PCB 推动了台式计算机和扫描仪和打印机等外围设备在日常美国人中的普及。

自 1990 年代后期以来，计算机化设备的快速发展导致 PCB 越来越小，其容量比前几十年的电路板更大。例如，智能手机变得更加紧凑，但更耐损坏。大约 12 年的时间里，便携式 MP3 播放器也出现了类似的发展，从 2000 年代初笨重的爱可视播放器发展到时尚轻巧的 iPod Nano 机型，受到当今移动听众的青睐。

具有更大通用性的芯片组件的发展促进了设备的小型化。借助微型球栅阵列和更短的电路板，公司现在可以制造小型计算机化设备，因为他们知道 PCB 足够紧凑，可以装入手边的外壳中。这与早期的 PCB 形成鲜明对比，在早期的 PCB 中，电路板的尺寸通常会决定封装设备的尺寸要求。

多氯联苯的历史

在过去的半个世纪里，PCB 的技术成分已被量化到微观层面。在 1960 年代，典型计算器中的 PCB 由大约 30 个晶体管组成。今天，普通计算机中的 PCB 在主板上的单个芯片内具有数百万个晶体管。这些发展使得在越来越小的设备上加载越来越多的功能成为可能。此外，电容器和电阻器等组件的尺寸也缩小到原来的几分之一。

现代 PCB 提供的先进功能使用户适应了每个可能的提示时的瞬间激活。很可能，PC 或移动设备的当前用户会因为给定功能的延迟 5 秒而感到不安。也许 PCB 进化最明显的迹象是在视频游戏中，它已经从 1970 年代简单的 Pong 系统发展到使游戏玩家能够通过今天的游戏机进行战斗和比赛的逼真场景。

我们可以将印刷电路板的历史追溯到它们在设计中存在的很久以前。当本杰明·富兰克林在雷雨中放风筝并发现闪电的电气特性时，轮子就开始运转了。

1850-1900

19 世纪下半叶的标志之一是技术的突飞猛进。在内战之后的几十年里，东海岸和中西部的城市都配备了电力，取代了取暖油和煤炭的使用。随着电力的普及，郊区和农村地区也与新形成的电网相连。与此同时，石油几乎失去了它的用途，直到世纪之交汽车使汽油成为必需品。

电力的普及预示着电话、灯泡和消费类相机的问世，所有这些都在 1800 年代的最后一个季度进入市场。尽管 PCB 本身在这段时间内并不存在，但其最终发展的技术基础几乎完全植根于 19 世纪后期。

1900-1950

1903 年，德国发明家 Albert Hanson 为类似 PCB 的设备申请了第一项专利。该器件是用于多层绝缘板的扁平导体。然而，这种类型的设备在 20 世纪初的新兴技术中并没有得到广泛使用，这一时期出现了收音机、留声机、洗衣机、烘干机和吸尘器。

正如镀金时代的幼稚过度随着泰坦尼克号沉没，一战的恐怖削弱了民族主义情绪，人类对自然的最大胜利是飞机的发展。在禁酒令的失败实验中，美国人更渴望摆脱机器，前往最近的地下酒吧，在装饰风格的灯光下享受杜松子酒浸泡的夜晚。

由 1929 年 10 月的股市崩盘引发的大萧条进一步阻碍了 PCB 的发展。这一事件结束了爵士时代的轻浮，并迎来了一个连锁帮派、面包排队和狭窄的公寓，家庭缺乏钱购买奢侈品。

在 1941 年 12 月珍珠港袭击让美国措手不及之后，类 PCB 技术的第一次重大改进发生了。军事情报部门认为，如果国务院能够更好地与檀香山军事基地进行沟通，他们本可以阻止这次袭击，因为那里已经有迫在眉睫的危险暗示已经有一段时间了。

随着美国卷入第二次世界大战，美国军队遇到了一种被称为接近引信的英国装置，该装置为炮弹配备了能够在广阔的陆地和海洋上击中精确目标的能力。

美国军方最终接受并采用了接近引信背后的概念，增强了设计并使其适合大规模生产。大约在同一时间，总部位于英国的奥地利发明家 Paul Eisler 通过在非导电玻璃底座上使用铜箔的设备推进了 PCB 概念。该设计预示着现代印刷电路板上的顶部/底部铜绝缘。发明者还在 1943 年推出了一种配备 PCB 的收音机，后来证明它在军事行动中很有用。

1950-2000

随着第二次世界大战的结束，随着美国军人从欧洲和远东返回，人们开始回归家庭生活。弗兰克·辛纳屈（Frank Sinatra）一炮打响，波比短袜爱好者将腿妆换成了真正的尼龙袜，而家庭则热衷于新发明，例如 33 rpm 唱片专辑和电视机。大萧条的结束迎来了中产阶级的崛起，这刺激了城市郊区和美国中部的郊区发展。

1947 年，贝尔实验室晶体管首次在战后使用 PCB。随着 1950 年代美国和苏联之间的冷战紧张局势加剧，双方都必须提高其通信能力以跟上敌方战线的事态发展。正如猫王第一次在电视屏幕上晃动骨盆看到“心碎酒店”一样，美国陆军在 1956 年为“组装电路的处理”申请了专利。

首次实现了在铜微量元件之间保持电力和通信的能力。 1957 年，苏联通过发射第一颗人造卫星 Sputnik 在几条战线上赢得了这场比赛。他们通过首次非载人登月和首次载人登月来跟进这一成就。分别是1959年和1961年的地球轨道。

1963 年——就在美国加大自己的太空开发力度，肯尼迪哀悼婴儿潮一代为披头士乐队和随后的英国入侵做好准备时——PCB 技术出现了两项发展。其中一项涉及电镀通孔技术，这是 Hazeltine Corp. 的一项专利，可以在同一 PCB 上紧密排列组件，而不会产生冲突风险。此时的第二项创新是表面贴装技术的发展，由 IBM 提供。这两项创新都是土星火箭助推器的重要组成部分。

随着精神焕发的 Technicolor 1960 年代让位于以焦炭为燃料的广泛适用的 1970 年代，德州仪器 (TI) 工程师杰克·基尔比 (Jack Kilby) 推出了第一款微处理器。 Kilby 开发了集成电路，该集成电路在电子组装中得到了迅速采用。到那时，PCB 已成为计算机技术中的必需品。在这十年的后半段，第一批家用电脑上市，从 1975 年的 MITS Altair 8800 和 IMSAI 8080 开始，随后是 1976 年 4 月的 Apple 1。

1970 年代的 8 轨 Super 8 模拟技术虽然在当时具有创新性，但很快就被 1980 年代环绕声、晶莹剔透的数字技术进步所取代。随着迈克尔·杰克逊将 X 一代人带入视频时代，这十年中，依赖 PCB 的设备出现在日常美国人的客厅和口袋中。 VHS 录像机、CD 播放器、随身听、无绳电话和游戏机等小工具都通过 PCB 传输信号。在此期间，个人电脑和 EDA 软件也取得了进展。

无论 1990 年代在文化认同方面可能缺乏什么，那都是 PCB 技术蓬勃发展的时期。上世纪 90 年代是器件变得更小的十年，这要归功于 PCB 设计的发展，允许在单个芯片上使用更多的门。随着越来越多的家庭接入互联网——首先是通过拨号服务，然后在本世纪末，通过电缆和 DSL 线路——个人电脑成为了家庭设备。

计算机不再是按错按钮就能引发核爆炸的大型复杂机器——它们现在是紧凑、可访问、交互式的设备，将充满信息的世界带到每个人的指尖。 PCB 也是手机的重要组成部分，到了 90 年代中期，它迅速超越了无绳天线电话成为常见的身份象征。

随着技术的快速进步和小型化，对设计具有修改潜力的 PCB 的需求增加。虽然可以通过简单的重新布线来修改早期的 PCB，但较新的电路板具有更小的部件，这些部件在物理上更难以改变，更不用说焊接了。因此，PCB 设计成为一个更加专业的过程。

2000 年及以后

21 世纪见证了过去 50 年的创新，它们被集成并压缩成人们可以随身携带的单一、轻巧的单元。虽然您曾经需要一个单独的设备来实现每个功能——打电话的电话、数学计算器、音乐的立体声音响、电影和节目的电视、互联网接入的 PC、照片的相机等等——你现在可以在连接移动设备的笔记本电脑、平板电脑或智能手机上执行所有功能并使用任何类型的媒体。

人们只能猜测 PCB 及其带来的技术的未来可能会怎样。随着关于智能家居、无人驾驶汽车和人工智能的讨论越来越多，各种尺寸的 PCB 可能会成为计算机化建筑和汽车中自动旋钮和把手的组件。同样，PCB 最终可能被插入到预期技术（如军事和协作机器人）的移动部件下方。

Millennium Circuits Limited 的优质印刷电路板

由于电子和计算机技术的发展，印刷电路板已经包含允许此类设备激活和运行的内部电路。如果没有印刷电路板，战后技术永远无法接近其目前的高科技能力和复杂程度。随着计算机设备的最终潜力接近平台期，公众期待未来的送货无人机、自动驾驶汽车、机器人劳动力和智能家电。

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