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PCB发展简史

  印刷电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过﹐1947年美国航空局和美国标准局发起了印刷电路首次技术讨论会﹐当时列出了26种不同的印刷电路制造方法﹒并归纳为六类﹕涂料法﹑喷涂法﹑化学沉积法﹑真空蒸发法﹑模压法和粉压法﹐当时这些方法都未能实现大规模工业化生产.直到五十年代初期﹐由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决﹐覆铜层压板性能稳定可靠﹐并实现了大规模工业化生产﹐铜箔蚀刻法﹐成为印制板制造技术的主流﹐一直发展至今.六十年代﹐孔金属化双面印刷和多层印刷板实现了大规模生产﹐七十年代由于大规模集成电路和电子计算器的迅速发展﹐八十年代表面贴装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了印刷电路板生产技术的继续进步﹐一批新材料﹑新设备﹑新测试仪器相继涌现﹐印刷电路生产技术进一步向高密度﹐细导线﹐多层﹐高可靠性﹐低成本和自动化连续生产的方向发展﹒



  一、原理图的设计过程

  原理图(schematic diagram)的产生一般视为PCB生产过程的第一步,它也是电子工程技术人员对产品设想的具体实现,是由许多逻辑组件(如各种IC的门电路,电阻,电容等)通过不同的逻辑连接而组成.做一个原理图,它的逻辑组件的来源是,有的CAD软件含有的一个庞大的逻辑组件库(如TANGO PADS等)而有的CAD软件除了逻辑组件库外,还可以由用户自己增加建立新的逻辑组件(如Cadence,Mentor,Zuken等),用户可以用这些逻辑组件来实现所要设计的产品的逻辑功能。

  1.建立逻辑组件

  逻辑组件是提供一种逻辑功能的部件(如一个LSOO门,一个触发器或一个ASIC电路).

  1)逻辑组件型号的定义(或称组件名)

  2)逻辑组件管脚的封装形式

  3)逻辑组件管脚的描述

  4)逻辑组件的外形及符号尺寸的定义

  2.逻辑组件的功能特性描述

  需对逻辑电路进行仿真,就要对每个逻辑组件的功能特性进行描述,如逻辑组件的时序关系,初始态上升沿(RISE),下降沿(FALL),延迟时间,还有驱动衰量,衰减时间等.

  3.关于逻辑组件库的说明

  由于逻辑组件很多,都建在一个库下容易造成混乱,不好管理,所以一般把功能特性相似的逻辑组件放于一个库下,按功能特性来管理,如A/D,D/A转换器件,CMOS器件,存贮器件, TTL器件,线性器件,运放器件,比较器件等,都各自放在同类库下.同样也可以按公司厂家分类如: MOTOROLA,NEC,INTEL等.

  二、印刷电路在电子设备中的功能

  (1)提供集成电路等各种电子元器件固定,装配的机械支撑.

  (2)实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电器连接或电绝缘.

  (3)提供所要求的电器特性,如特性阻抗等.

  (4)为自动焊锡提供阻焊图形,为组件插装,检查,维修提供标识符符和图形.

  三、为适应环境保护要求﹐PCB制造技术将如何变化

  1) 削减含铅量

  用电镀铅锡制作图形电镀的方法﹐正在趋于迅速地废止﹒今后会更多地向着整板电镀(Panel Plating,又称﹕板面电镀)工艺法转换﹒在使用图形电镀制作法的情况下﹐电镀锡也将成为主流﹒在使用焊料的场合下﹐焊料将转换为不含铅型的材料﹐今后会有更大的此方面进展﹒预想﹐这种转变对整个PCB制造工艺的影响﹐是不大的﹒

  2)削减甲醛的使用量

  甲醛在PCB制作中﹐作为化学镀铜(Electroless Copper Plating,又称﹕无电解镀﹑化学沉铜)的还原剂﹒目前从环境保护角度讲﹐今后对它的使用﹐会有更严格的限定﹒今后通过电镀工艺法的改变﹐减少或不再使用甲醛材料﹐将是今后的发展趋势﹒直接电镀法将成为广泛应用的一种电镀法﹒对采用这种电镀法意义的重新认识﹐以及对此工艺法的进一步改进﹐都是今后需要开展的重要工作﹒

  3)MID的进展

  热塑性树脂是容易实现再循环利用的高分子材料﹒为了适应今后的环境保护和维护生态环境的要求﹐今后会将热塑性树脂更多地用于成行电路部品中﹒即被称作﹕模塑互连电路组建(Molded Interconnect Device,简称MID)﹐将代替部分传统制造技术的PCB﹒MID将成为PCB中一个有发展潜力的“新军”﹒

  4)其它材料

  阻焊剂材料﹑印刷电路板基板材料(阻燃型的非含卤素的基材)等与环保相适应的材料﹐将会得到更多更快的开发和发展﹒这也使得PCB制造过程中﹐所使用的主要材料将有很大的改变﹒为此﹐在PCB制造中﹐那些原有工艺技术会受到不小的冲击

  四、高速电路

  通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ,而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量(比如说1/3),就称为高速电路。

  实际上,信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高,是信号快速变化的上升沿与下降沿(或称信号的跳变)引发了信号传输的非预期结果。因此,通常约定如果线传播延时大于1/2数字信号驱动端的上升时间,则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应。信号的传递发生在信号状态改变的瞬间,如上升或下降时间。信号从驱动端到接收端经过一段固定的时间,如果传输时间小于1/2的上升或下降时间,那幺来自接收端的反射信号将在信号改变状态之前到达驱动端。反之,反射信号将在信号改变状态之后到达驱动端。如果反射信号很强,迭加的波形就有可能会改变逻辑状态。

  五、V_CUT

  为电路板成型之一种方法是在板子上下两面相同位置各割出一直线但不割断,以便人工或使用治具弄断从板子侧面看上下面各形成V字型之沟槽,因此称为V_CUT。

  六、金手指

  是指某些电路板_如网卡,上面板边一根根的镀金线,因其形状类似手指,故称为金手指。