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作为设计老兵,PCB的这些过往都知道吗?

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发表于 2018-10-29 10:04:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
身为工科生的你们,还记得当初被大学实训——制作电路板支配的恐惧吗?版主这辈子怕是都忘不掉了~
熬夜设计原理图,画PCB
排队打印PCB图,使用热转印机(大夏天的热skr人)
辗转去守着那个破破烂烂的打孔机
再捂着鼻子,拿着小木棍,捅捅腐蚀液里的你的板子
最后涂上所谓的松“香”,大功告成。
现在回想起来其实还是挺有意思的,不过虽然咱们随时都在使用,但是你真的了解它的过往吗?今天版主带大家从头到尾认识一下,人送外号“电子航母”——印刷电路板。
印刷电路的发明
现在,通信产品、计算机和其他几乎全部的电子产品,都使用了印刷电路。印刷电路技术的发展和完善,为改变世界面貌的发明——集成电路的问世,创造了条件。随着科学技术的发展,印刷电路板被广泛应用于军工、通讯、医疗、电力、汽车、工业控制、智能手机、可穿戴等高新技术领域。
印刷电路时奥地利电气工程师保•艾斯勒于20世界30年代中期发明的。艾斯勒早年在维也纳工程学院学习电气工程,1930年毕业后,曾学习过印刷技术。他在对电子线路板进行研究时,他经常到图书馆查阅有关印刷技术方面的书刊。
经过认真思考,他萌发出一个念头:要是像印刷书籍或报纸一样,把电子设备的电路一次印刷在线路板上,就不需要用手工一块一块地制作线路板,线路也不用由人一根一根地焊接了,就可以大大提高电子产品的生产效率和可靠性。

屏幕快照 2018-10-29 上午10.00.19.png
在印刷行业,为了在纸上印刷出图片,通常采用照相制版技术。即通过照相,把拍摄下来的图片底版,蚀刻在铜版或锌版上,用这种铜版或锌版,就可印刷出许许多多的图片来。
艾斯勒在制造电路板时,也采用与印刷业类似的制版方式进行尝试。他先画出电子线路图,再把线路图蚀刻在覆盖有一层铜箔的绝缘板上,使不需要的铜箔被蚀刻掉,只留下导通的线路。这样,各个电子元件,就通过这块板上铜箔所形成的电路相互连接起来了。这种印刷线路,既能提高电子产品的可靠性,又能大大提高生产效率,对开发电子新产品有极大的价值和潜力。
采用印刷电路技术,使电子设备的批量生产变得简单易行,为电子产品的机械化、自动化生产奠定了基础。20世纪50年代以来,包括通信设备在内的各种电子产品取得的大幅度进展都与采用印刷电路工艺密不可分。
随着印刷电路制造水平的不断提高,制作出的印刷电路可达到很高的精度,从而把电路板的生产制造推向一个崭新的阶段。在印刷行业进行制版时,通过拍摄可以将一幅很大的图片缩小到一定的尺寸。
在制造印刷电路时,同样也可以把电子线路图缩小制版,使之成为面积很小,线路复杂而可靠性却又很高的电子线路板。这种印刷电路板,对于线路复杂、可靠性要求很高的通信设备和计算机来说,是十分适用的。印刷电路技术的发展,为随后集成电路的发明,奠定了必要的技术基础。
线路板从发明至今,其历史60余年。历史表明:没有线路板,没有电子线路,飞行、交通、原子能、计算机、宇航、通信、家电……这一切都无法实现。道理是容易理解的。芯片,IC,集成电路是电子信息工业的粮食,半导体技术体现了一个国家的工业现代化水平,引导电子信息产业的发展,而半导体(集成电路、 IC)的电气互连和装配必须靠线路板。
印刷电路板的种类
实际电子产品中使用的印刷电路板千差万别,根据不同的标准印刷电路板有不同的分类。

按印刷电路的分布分类
按印制电路约分布可将印制电路板分为单面板、双面板、多层扳3种
  • 单面板
单面板是在厚度为0.2—5mm的绝缘基板上,只有一个表面敷有铜箔,通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。单面板制造简单,装配方便,适用于一放电路要求,如收音机、电视机等;不适用于要求高组装密度或复杂电路的场合。
  • 双面板
双面板是在厚度为0.2—5mm的绝缘基板两面均印制电路。它适用于一般要求的电子产品,如电子计算机、电子仪器和仪表等。由于双面板印制电路的布线密度较单面板高,所以能减小设备的体积。
  • 多层板
在绝缘基板上印制3层以上印制电路的印制板称为多层板。它是由几层较薄的单面板或双面板教和而成,其厚度一般为1.2—2.5mm。为了把夹在绝缘基板中间的电路引出,多层板上安装元件的孔需要金属化,即在小孔内表面涂效金属层,使之与夹在绝缘基板中间的印制电路接通。

下图是多层板结构示意固,多层板所用的元件多为贴片式元件,其特点是:
1、与集成电路配合使用,可使整机小型化,减少整机重量;
2、提高了布线密度,缩小了元器件的间距,缩短了信号的传输路径;
3、减少了元器件焊接点,降低了故障率,
4、增设了屏蔽层,电路的信号失真减少;
5、引入了接地散热层,可减少局部过热现象,提高整机工作的可靠性
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按基材的性质分类
按基材的性质可将印制电路板分为刚性和柔性两种。
  • 刚性印制板
刚性印制板具有一定的机械强度,用它装成的部件具有平整状态。一般电子产品中使用的都是刚性印制板。
  • 柔性印制板
柔性印制板是以软层状塑料或其他软质绝缘材料为基材而制成。它所制成的部件可以弯曲和伸缩,在使用时可根据安装要求将其弯曲。柔性印制板一般用于特殊场合,如某些数字万用表的显示屏是可以旋转的,其内部往往采用柔性印制板;手机的显示屏、按键等。

下图为手机柔性印制板,它的基材采用聚酰亚胺,并且对表面进行了防氧化处理,最小线宽线距设为0.1mm。柔性印制板的突出特点是能弯曲、卷曲、折叠,能连接刚性印制板及活动部件,从而能立体布线,实现三维空间互连,它的体积小、重量轻、装配方便,适用于空间小、组装密度高的电子产品。
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按适用范围分类
按适用范围可将印制电路板分为低频和高频印制电路板两种。
电子设备高频化是发展趋势,尤其在无线网络、卫星通信日益发展的今天,信息产品走向高速与高频化,及通信产品走向容量大速度快的无线传输之语音、视像和数据规范化。因此发展的新一代产品都需要高频印制板,其敷箔基材可由聚四氖乙烯、豪乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯玻璃布等介质损耗及介电常数小的材料构成。
特殊印制板的种类
目前,也出现了金属芯印制板、表面安装印制板、碳膜印制板等一些特殊印制板。
  • 金属芯印制板
金属芯印制板就是以一块厚度相当的金属板代替环氧玻璃布板,经过特殊处理后,使金届板两面的导体电路相互连通,而和金属部分高度绝缘。金属芯印制板的优点是散热性及尺寸稳定性好,这是因为铝、铁等磁性材料有屏蔽作用,可以防止互相干扰。
  • 表面安装印制板
表面安装印制板是为了满足电子产品“轻、薄、短、小”的需要,配合管脚密度岗、成本低的表面贴装器件的安装工艺而开发的印制扳。该印制板有孔径小、线宽及间距小、精度高、基板要求高等特点。
  • 碳膜印制板
碳膜印制板是在镀铜箔板上制成导体图形后,再印制一层碳膜形成触点或跨接线(电阻值符合规定要求)的印制板。其特点是生产工艺简单、成本低、周期短,具有良好的耐磨性、导电性,能使单面板实现高密度化,产品小型化、轻量化,适用于电视机、电话机、录像机及电子琴等产品。



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