毫无疑问,印刷电路板(PCB)是人类技术中具有里程碑意义的工具。为什么呢?这是因为当今在每一个电子设备中都隐藏着它的身影。就像其他历史中的伟大发明一样,PCB 也是随着历史车轮前进而逐步成熟的,至今已经有 130 年的发展历史,它是工业革命车轮中最为靓丽的一道风景。

 

PCB 成为优化电子设备生成工艺的手段,曾经那些使用手工制作的电子设备不得不 PCB 来替代了,这都是因为电路板上将会集成更多的功能

 


对比 1968 年计算器中的电路板和现代计算机主板

 

下面就是关于 PCB 的十个有趣的事实。

 

颜 色
即使对于一些并不了解 PCB 是干什么的人来说,也大体知道 PCB 的样子是什么。它们至少看起来给人一种具有一种传统风格,那就是它的绿色。这个绿色实际是阻焊层玻璃油漆透光的颜色。阻焊层虽然名称是阻焊,但它的主要功能还是保护覆盖的线路免受潮湿、灰尘的侵扰。

 

至于阻焊层为何选择绿色,主要的原因被认为绿色是军队防护标准,军方设备中 PCB 最早使用了阻焊层来保护电路在野外的可靠性,绿色是军队里自然保护色。还有人认为最初的阻焊油漆所使用的环氧树脂的颜色本身就呈现绿色,于是一直沿用至今。

 

现在阻焊层的颜色已经是多种多样的,有黑色、红色、黄色等等。毕竟绿色并不是工业标准。

 


五颜六色的 PCB

 

谁先发明了 PCB
如果问谁发明了印刷术,这个殊荣当属中国北宋年间的毕昇。但最早的印刷电路板则需要追踪到奥地利工程师 Charles Ducas 在 1920 年提出了使用墨水导电(在底板上打印黄铜电线)的概念。他借助于电镀技术制作在绝缘体表面直接生成导线,制作出 PCB 的原型。

 

最初电路板上的金属导线是黄铜,一种铜和锌的合金。这种颠覆性的发明消除了电子线路的复杂连线工艺,并保证电路性能的可靠性。这个工艺直到第二次世界大战结束才开始进入实际应用阶段。

 


印刷电路板的专利和 Charles Ducas

 

标 记
在绿色电路板还存在着大量白色标记。很多年来,人们弄不明白为何这些白色印刷标记被叫做“丝网层”。它们主要是用来标识电路板上元器件的信息,以及其他与电路板相关的内容。

 

这些信息最早是通过丝网印刷的方式打印在电路板上,所以被称为丝网层,现在则使用特殊的喷墨打印机来完成。这些信息可以帮助电路工程师来检查电路板中是否存在故障。

 

 

元器件

电路板的功能主要通过将元器件按照原理图有效连接起来完成的。每一个元器件都有它们独特的功能。即使在电路板上紧密相邻的两个器件都有可能千差万别。器件的种类基本上包括有电阻、二极管、晶体管、电容、继电器、电池、变压器以及其它的林林总总(比如保险丝、电感、电位器等等)。

 

无处不在
毫不夸张的说,PCB 无处不在。从计算机到数字钟表、从微波炉到电视机以及立体音响系统。只要是电子物品和设备,超过 99%的可能性其中包含有 PCB。所以我们有可能想当然认为,如果没有 PCB 可能任何电子设备就无法运行。

 

美国航空航天局(NASA)
在美国国家航空航天管理局(NASA)的很多项目中就使用了一些石破天惊的技术,其中在上个世纪 60 年代,NASA 就在阿波罗 11 号火箭上使用了 PCB,这是因为基于 PCB 的电子设备重量轻、耗电小。那可是人类最伟大的时刻,第一次将宇航员送到了月球上。这其中就有 PCB 的功劳。

 

 

表面封装焊接技术(SMT)
表面安装焊接技术使得 PCB 走进了现代化。相比于以前插孔安装方式,这种表面安装焊接技术则先使用特殊胶水将器件粘贴在 PCB 上,然后在通过特殊的回流焊将器件与电路板进行电气连接。

 

快速成型 PCB
在对电路进行局部实验过程中,可以借助于面包板、洞洞板以及其他的通用电路板进行测试。随着表面封装元器件增多,也有新型的快速 PCB 成型技术出现,比如热转印 PCB、3D 打印多层电路板等。

 


3D 打印电路板

 

柔软 PCB
PCB 并不都是平直坚硬的,还有很多柔软的 PCB 工作在很多紧密电子设备中,它们往往构成了很多活动关节中的应用电路,或者组成多层立体电路。

 


透明柔软的 PCB

 

世界上最大的 PCB
世界上最大的一块 PCB 来自于英国 Johnson 电子公司的这条应用在无人太阳能飞机上的柔性多层电路板。它长约 28 米。是由柔软聚酰亚胺作为基地制作的电路板有着更好的散热、更高的导电密度。这么长的的电路板是通过特殊的生产工艺分段进行腐蚀制作的。

 


最长的柔性电路板