PCB (печатная плата) больше не является для нас чем-то странным, это основная часть электронных устройств, таких как мобильные телефоны, компьютеры, радиоприемники и лампы. Без развития PCB мы бы не смогли наслаждаться удобством, которое приносят эти электронные устройства. Тогда мне в голову приходит вопрос: какова история развития PCB? Что ж, давайте обсудим это в этой статье.
Вехи в процессе развития истории печатных плат
Мы можем изучить процесс разработки печатной платы, разделив его на несколько важных этапов, которые перечислены ниже:
Этап становления (1900-1920-е годы):
В 1903 году известный немецкий изобретатель Альберт Хансон подал заявку на британский патент, и он был пионером концепции использования «проводов», используемых в телефонных системах, металлическая фольга используется для резки линейных проводников, а затем парафиновая бумага наклеивается сверху и снизу линейных проводников, а сквозные отверстия устанавливаются на пересечениях линий для реализации электрического соединения между различными слоями. Это отличается от нашего современного метода производства печатных плат, потому что фенольная смола еще не была изобретена в то время, а технология химического травления еще не была развита. Метод, изобретенный Альбертом Хансеном, можно сказать, является прототипом современного производства печатных плат, который является основой для последующих разработок.
Стадия развития (1920-1940-е гг.):
В 1925 году Чарльз Дюкас приехал из США, у него возникла новаторская идея печатать схемы на подложке из изоляции, а затем наносить гальванопокрытие для изготовления проводников для электропроводки. Термин «печатная плата» появился в это время. Этот метод упрощает производство электроприборов.
В 1936 году австрийский доктор Пауль Эйслер, известный как «отец печатных схем», опубликовал технологию фольгированной пленки в Соединенном Королевстве, который разработал первую печатную плату для использования в радиоприемнике. И метод, который использовал Пауль Эйслер, очень похож на тот, который мы используем для современных печатных плат. Этот метод называется вычитанием, он позволяет удалить ненужные металлические части.
Около 1943 года техническое изобретение Пола Эйслера было широко использовано Соединенными Штатами для создания неконтактных взрывателей во время Второй мировой войны. В то же время эта технология широко используется в военных радиостанциях.
Поворотный момент (1948):
1948 год стал поворотным моментом в процессе развития истории печатных плат, так как США официально признали изобретение печатной платы для коммерческого использования. Хотя в то время было мало электронного оборудования, использующего историю печатных плат, это решение во многом способствовало развитию и применению печатных плат.
Этап расцвета (1950-е-1990-е годы):
С 1950-х по 1990-е годы сформировалась и быстро развивалась индустрия печатных плат, то есть начался ранний этап индустриализации печатных плат, когда печатные платы стали отраслью промышленности.
В 1950-х годах на рынке электроники появились транзисторы, что помогло существенно уменьшить размеры электронных устройств и значительно упростить монтаж печатных плат, кроме того, значительно повысилась надежность электроники.
В 1953 году Motorola разработала двухстороннюю плату с гальваническими переходными отверстиями. Около 1955 года японская Toshiba представила технологию создания оксида меди на поверхности медной фольги, и появился ламинат с медным покрытием (CCL). Благодаря этим двум технологиям многослойные печатные платы были успешно изобретены и использовались в больших масштабах.
В 1960-х годах печатные платы получили широкое распространение, технология печатных плат становилась все более и более совершенной, и благодаря широкому использованию многослойных печатных плат соотношение площади разводки к площади подложки было эффективно увеличено.
В 1970-х годах началось бурное развитие многослойные печатные платы, стремясь к более высокой точности и плотности, маленьким отверстиям с изысканными линиями, высокой надежности, более низкой стоимости и автоматическому производству. В тот период работа по проектированию печатных плат все еще выполнялась вручную. Инженеры по компоновке печатных плат использовали цветные карандаши и линейки для рисования схем на прозрачной полиэфирной пленке. Чтобы повысить эффективность рисования, они сделали несколько шаблонов упаковки и шаблонов схем для некоторых распространенных устройств.
В 1980-х годах технология поверхностного монтажа (SMT) начал постепенно заменять технологию монтажа в сквозные отверстия и стал мейнстримом в то время. Он также вошел в цифровую эпоху.
Зрелая стадия (1990-е годы — настоящее время):
С развитием электронных устройств, таких как персональные компьютеры, компакт-диски, камеры, игровые консоли и т. д., произошли большие изменения. Размер печатных плат должен быть уменьшен, чтобы вместить эти небольшие электронные устройства.
Компьютеризация проектирования достигла автоматизации на многих этапах проектирования печатных плат и облегчила проектирование с небольшими и легкими компонентами. Что касается поставщиков компонентов, им также необходимо улучшить свои устройства, сократив потребление электроэнергии, но в то же время им необходимо рассмотреть вопрос снижения затрат.
В 2000-х годах печатные платы стали более сложными с большим количеством функций, в то время как размер уменьшился. Особенно многослойные и гибкие конструкции печатных плат сделали эти электронные устройства намного более работоспособными и функциональными, с небольшими размерами и более низкой стоимостью печатных плат.
В начале 21-го века появление смартфонов стимулировало развитие технологии HDI PCB. Сохраняя лазерно-сверленые микроотверстия, многослойные отверстия начали заменять ступенчатые отверстия, и в сочетании с технологией построения «любого слоя» окончательная ширина линии/интервал между линиями платы HDI достигла 40 мкм.
Этот метод произвольного слоя по-прежнему основан на субтрактивном процессе, и, несомненно, что для мобильных электронных продуктов большинство HDI высокого класса по-прежнему используют эту технологию. Однако в 2017 году HDI начал входить в новую стадию развития, начав переходить от субтрактивного процесса к процессу, основанному на нанесении шаблона.
Основные тенденции, которые повлияют на индустрию печатных плат
В настоящее время различные типы печатных плат, в том числе жесткая печатная плата, жестко-гибкие печатные платы, многослойные печатные платы и HDI печатные платы широко используются на рынке, которые многократно подвергались эволюции. Мы можем подтвердить, что такая эволюция будет продолжаться в будущем вместе с постоянно улучшающимися требованиями людей.
Итак, вот еще один вопрос: вы когда-нибудь задумывались о том, в каком направлении будут развиваться печатные платы? Наряду с новыми приложениями для электронных продуктов на потребительском рынке, такими как носимые электронные устройства, электронные слуховые аппараты, глюкометры, интеллектуальные устройства для электромобилей, аэрокосмической отрасли и других областей, у людей растут требования к проектированию, материалу и производству печатных плат. Ниже приведены 5 основных тенденций, которые повлияют на отрасль печатных плат в будущем:
Интернет вещей
Интернет вещей, сокращенно IoT, — это отрасль с блестящим и безграничным будущим. Эта технология выводит каждый объект в Интернет, и каждый объект может общаться друг с другом, обмениваясь данными. Это делает жизнь людей более интеллектуальной и удобной. Обычно устройства IoT должны быть оснащены датчиками и беспроводным подключением. Таким образом, необходимо развивать печатные платы, чтобы соответствовать этим требованиям.
Например, для устройств IoT небольшого размера, таких как браслеты BLE или другие портативные устройства, нужны более мелкие компоненты с той же функциональностью. Тогда для печатных плат они должны становиться меньше, в то же время оснащая их еще более сложными компонентами. Это может быть проблемой, но и возможностью для производителей печатных плат, если они хотят выйти на рынок IoT и получить от этого прибыль.
Гибкие Печатные платы
В последние годы гибкие печатные платы быстро набирают долю рынка в разработке печатных плат, давайте посмотрим на картинку ниже с https://www.www.grandviewresearch.com, которая показывает размер рынка гибких печатных плат в Азиатско-Тихоокеанском регионе с 2015 по 2025 год. Из этого мы можем сделать вывод, что общий масштаб рынка постоянно увеличивается, отрасли, в которых используются гибкие печатные платы, варьируются от электроники и телекоммуникаций до аэрокосмической и автомобильной промышленности. Спрос на гибкие печатные платы будет невероятно расти с течением времени.
Так почему же гибкие печатные платы так популярны? Вот несколько причин: с одной стороны, гибкие печатные платы могут экономить место, поскольку они меньше других типов печатных плат. С другой стороны, они могут выдерживать жесткие условия с повышенной производительностью и лучшей надежностью.
Печатная плата с высокой плотностью межсоединений (HDI)
Преимущества печатных плат с высокой плотностью соединений включают в себя их надежный и высокоскоростной сигнал, малый размер и легкий вес. Кроме того, ширина дорожек в печатных платах HDI намного меньше, а плотность проводки лучше, поэтому инженеры могут упаковать больше функций и мощности даже в небольшое пространство. Необходимость в наслоении снижается для печатных плат HDI, поэтому стоимость производства может быть соответственно снижена. С таким количеством превосходных характеристик, Печатные платы HDI становятся жизненно важными компонентами многих устройств и приложений.
В настоящее время люди предпочитают использовать автоматические устройства, которые доступны везде, включая, но не ограничиваясь аэрокосмическими приложениями, военными коммуникациями, медицинскими диагностическими инструментами и носимыми технологиями. Между тем, все больше и больше требовались более мелкие детали с более быстрыми сигналами, вот почему нам нужны эти платы с высокой плотностью соединений.
Печатная плата высокой мощности
Высокомощные печатные платы — это тип печатных плат, которые могут управлять напряжением выше 48 В, они становятся тоньше и легче с более высокой эффективностью, лучшей способностью поглощения тепла и долговечностью. Новейшие высокомощные печатные платы могут выдерживать больше тепла с улучшенным рассеиванием тепла. Благодаря улучшенному корпусу батареи этот тип печатных плат может работать намного дольше.
Появление этой тенденции связано с растущей потребностью в электромобилях, которым часто требуются напряжения в сотни. Кроме того, все больше людей уважают концепцию устойчивого развития, поэтому соответственно растет и потребность в солнечных панелях, которым требуется напряжение в 24 В или 28 В. Одним словом, мощные печатные платы имеют более широкий спектр применения в настоящее время и в будущем.
Коммерческие готовые решения
Еще одна тенденция в истории индустрии печатных плат — это коммерческие готовые решения, также известные как COTS, включающие модули печатных плат, компоненты и платы. Изюминкой компонентов COTS является то, что они разработаны для легкой установки в существующие системы, что было бы очень удобно. Считается, что их использование позволяет сделать компоненты более стандартными и надежными. Поэтому вам должно быть интересно, в каких приложениях люди используют COTS, на самом деле, аэрокосмическая промышленность является одной из основных областей, в которой COTS используется для снижения затрат на крупные инициативы, сохранения гарантии качества и безопасности при более быстром завершении проектов.
Заключение
Оглядываясь назад на процесс развития, можно сказать, что индустрия истории печатных плат постоянно обновляется и развивается. Печатные платы играют важную роль в современном мире, поскольку технологии постоянно совершенствуются, независимо от того, что эти тенденции нам принесут, есть одна вещь, которая никогда не изменится — печатные платы всегда будут востребованы.
Однако, вместе с эволюцией и развитием в отрасли печатных плат, произойдет резкое влияние как на проектирование, так и на производство. Следовательно, если производители печатных плат хотят оставаться конкурентоспособными, им необходимо быть инновационными, чтобы идти в ногу с тенденцией, включая внесение изменений в сборку, проектирование и производство печатных плат для удовлетворения возросших потребностей людей.
MOKO, как ведущий разработчик и производитель печатных плат в Китае, имеет более 16 лет опыта в индустрии печатных плат и владеет профессиональной командой НИОКР. Мы всегда следим за тенденциями в индустрии печатных плат. Есть вопросы о печатных платах? Свяжитесь с нами, давайте вместе окунемся в мир печатных плат!
