印刷电路板的发展历史和趋势
在电子技术发展的早期,电路由电源、导线、开关和元件组成。部件之间用导线连接,部件的固定在空间进行。随着电子技术的发展,电子产品的功能和结构变得非常复杂,元件的布局和互连布线受到空间的极大限制。如果采用太空布线,电子产品会变得眼花缭乱。因此,需要规划组件和布线。基于一个板,在板上规划元件的布局,并确定元件的触点。端子作为触点,触点用导线按电路要求接线,元件安装在板的一面,另一面。这是原来的电路板。这种类型的电路板在真空管时代非常流行。因为线都分布在同一个平面上,所以覆盖点不多,很容易检查。这时,电路板已经初步形成了“层”的概念。
单面覆铜板的发明成为电路板设计制造新时代的标志。布线设计和制造技术已经发展成熟。首先用模板在覆铜板上印刷防腐膜,然后蚀刻划线。这项技术就像在纸上印刷一样简单,因此得名“印刷电路板”。印刷电路板的应用大大降低了生产成本。随着电子技术的发展和印制板技术的进步,出现了双面板,即在板的两面都镀上铜,两面都可以腐蚀刻线。
随着电子产品生产技术的发展,人们开始在双面电路板的基础上发展夹层,实际上是在双面板的基础上叠加单面板,也就是多层电路板。起初夹层多用于大面积地线和电源线布线,表层用于信号布线。后来信号布线需要越来越多的夹层,使得电路板的层数增加。但是夹层不能无限增加,主要是成本和厚度问题。一般厂商都希望以尽可能低的成本获得最高的性能,这和实验室里做的原型机设计是不一样的。因此,电子产品的设计者要考虑性价比的矛盾组合,最实用的设计方法仍然是将表层作为信号布线层作为首选。高频电路的元器件不宜排列过密,否则元器件本身的辐射会直接干扰其他元器件。层间的布线应该在交叉方向上交错,以减小布线电容和电感。
2.1.2印刷电路板的分类
根据制造材料,印刷电路板可分为刚性印刷板和柔性印刷板。刚性印制板包括酚醛纸层压板、环氧纸层压板、聚酯玻璃毡层压板和环氧玻璃布层压板。柔性印刷电路板也称为柔性印刷电路板(FPC)。柔性印刷电路板是一种以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材,具有高可靠性和高柔性的印刷电路板。这种电路板散热性好,即可以弯曲、折叠、扭曲,也可以在三维空间自由移动和扩展。利用FPC可以减小体积,实现轻量化、小型化和薄型化,从而实现元件器件和导线连接的一体化。FPC广泛应用于计算机、通信、航空航天、家用电器等行业。
2.1.3印刷电路板的制造工艺
为了设计出符合要求的印刷电路板图纸,电子产品设计师需要深入了解现代印刷电路板的一般工艺流程。
1.单面印制板的工艺流程:
下料→漏网印刷→腐蚀→印刷材料去除→孔加工→打标→助焊剂涂覆→成品。
2.多层印制板的工艺流程:
内层材料加工→定位孔加工→表面清洗加工→制作内层布线和图案→腐蚀→预层压加工→外层和内层材料层压→孔加工→孔金属化→参照外层图案→镀耐腐蚀可焊金属→去感→光粘腐蚀→插金→形状加工→热熔→助焊剂涂敷→成品。
2.1.4印刷电路板的功能
印刷电路板在电子设备中具有以下功能:
为固定和组装集成电路等各种电子元器件提供机械支撑,实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电连接或电绝缘,并提供所需的电气特性。
为自动焊接提供阻焊图形,并为组件插入、检查和维护提供识别字符和图形。
电子设备采用印制板后,由于同类印制板的一致性,避免了人工布线错误,可以自动插入或安装、焊接和检测电子元器件,保证了电子产品的质量,提高了劳动生产率,降低了成本,方便了维修。
2.1.5印刷电路板发展趋势
印制板从单层发展到双板、多层、柔性板,不断向高精度、高密度、高可靠性方向发展。不断缩小体积,降低成本,提高性能,使得印制板在未来电子产品的发展中仍然保持着强大的生命力。
未来PCB制造技术的发展趋势是向高密度、高精度、细孔径、细导线、小间距、高可靠性、多层、高速传输、轻薄化方向发展。