了解PCB历史以推动电路创新发展

PCB历史：从一堆电线到有组织的电路板

在印刷电路板成为电子组件安装和连接的标准媒介之前，点对点构造已用于电子制造。组件将被安装到基座或插座中，甚至直接安装到机箱，其引线和电线将被焊接，压接或通过螺钉端子连接。这是一个耗时的组装过程，通常会导致连接容易腐蚀或机械故障。

在1920年代首次尝试在绝缘表面上创建电气路径，而按当今的标准来看，这些最初的电路板还不够美观。这些电路板的基础材料几乎可以是任何东西，其钻孔将使金属铆入其中，但是他们完成了工作。

随着1940年代战争期间引入的新技术对印刷电路板的需求不断增加，不久便生产出了带有通孔的双面PCB。在这段时间里引入了我们今天所熟悉的许多生产工艺，比如浸焊工艺已经发展成为现代波峰焊。在1980年代，表面安装零件的使用超过了标准通孔零件，而诸如高密度互连（HDI）PCB之类的技术进步一直持续到今天。

 

CAD工具之前的印刷电路板布局

作为设计师，PCB历史的一个特定方面对我们特别重要，这也是PCB布局技术的发展。在使用CAD工具之前，布局设计师将使用手绘原理图进行工作。他们首先将透明的栅格放在灯台上，然后在上面覆盖一层磨砂绘图纸以进行加工。

这样的手动布局通常是板子正常尺寸的四倍，尽管也使用了2X和10X。然后，将代表零件的纸样模板附加到制图膜上，以使设计人员能够知道绘制轨迹的位置，这些模板代表了组件。设计人员将使用铅笔在一层上绘制一条直线，在另一层上绘制一条虚线。对于多层板，可以使用多张绘图膜，并用彩色铅笔代表不同的层。

完成后，必须使用不透明的材料重新创建手绘设计，以便准备照片。另一个透明的网格将被放置在手绘图上，然后是另一张绘图纸，然后设计人员将开始放置粘性黑点或黑垫，以表示要在哪里钻孔。将为每层添加其他绘图纸，然后设计人员将黑色胶带向下粘贴以遵循手绘痕迹。使用点和胶带要求设计必须遵守间距规定，即使这意味着要使用精确刀修剪点或胶带。完成后，可以将点和胶带层照相缩小为正确的大小。

这样的设计非常费力。如果路由模式无法按预期工作，则必须擦除并重新绘制固定的路由。如果需要移动组件，则必须将受影响的手推车抬起并放回新位置，并且还必须删除所有关联的布线。如果木板已经被粘上胶带，那么所有的工作都将被取消并在新的位置更换。通常，经验丰富的设计师需要几个小时来布局。

 

电路板设计CAD工具

对我们来说幸运的是，用PCB工具代替PCB扎带的日子。从1960年代开始，首次引入了PCB CAD系统，并且大部分都采用了现有的布局。PCB设计人员仍将用铅笔在图纸上绘制其布局，然后由CAD操作员将其工作数字化。此后不久，PCB CAD工具变成了真正的设计系统，使设计人员可以直接在系统上进行设计。这就要求发明许多我们今天认为理所当然的CAD功能，例如库，设计规则以及创建制造输出文件的能力。毕竟，电路图仍然朝着该设备前进。

早期的PCB设计系统通常也要处理一些有趣的困难。有些是基于慢速计算机平台，数据存储量最少，必须由专业技术人员进行维护。其他人使用的界面令人沮丧，或者单色显示器以图案而不是颜色显示不同的层。但是，这些问题已经得到了缓慢而肯定的解决，并导致了我们今天拥有的现代PCB设计系统。

无论是以自动布线器和布局工具的形式集成更多的流程，还是以文件格式统一和制造输出清晰的形式，PCB设计软件都取得了长足的进步。

艾森豪威尔（Dwight D. Eisenhower）曾说过：“无论是明智的人还是勇敢的人，都不会在历史的轨道上躺下来，等待未来的火车驶过他。”这种描述非常适合PCB设计师。PCB设计师充分利用了历史，并不断推动我们所需的设计工具的改进和增强，以更好地完成工作。值得庆幸的是，当今业界已经对PCB设计系统做出了回应，这些系统具有进行最新设计技术的能力。