Entwicklungsgeschichte und Trends von PCB

PCB(Leiterplatte) ist uns nicht mehr fremd, die ein Kernbestandteil von elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen ist, Computers, Funkgeräte, und Lichter. Ohne die Entwicklung von PCB, Es wäre unmöglich, den Komfort dieser elektronischen Geräte zu genießen. Dann, eine Frage kommt mir in den Sinn: Wie ist die Entwicklungsgeschichte von PCB? Gut, Lass es uns in diesem Artikel besprechen.

Meilensteine ​​im Entwicklungsprozess der PCB-Geschichte

Wir können den PCB-Entwicklungsprozess lernen, indem wir ihn in mehrere wichtige Phasen unterteilen, die unten aufgeführt sind：

Aufstrebende Phase(1900s-1920er Jahre):

Im 1903, ein berühmter deutscher Erfinder namens Albert Hanson meldete ein britisches Patent an, and he pioneered the concept of using “wires” used in the telephone exchange systems, die Metallfolie wird zum Schneiden von Linienleitern verwendet, und dann wird Paraffinpapier oben und unten auf die Außenleiter geklebt, und Durchgangslöcher werden an den Leitungskreuzungen gesetzt, um die elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Schichten zu realisieren. Dies unterscheidet sich von unserer modernen PCB-Herstellungsmethode, weil Phenolharz damals noch nicht erfunden war, und die chemische Ätztechnologie ist noch nicht ausgereift. Das von Albert Hansen erfundene Verfahren kann als Prototyp der modernen Leiterplattenfertigung bezeichnet werden, das ist die Basis für die folgende Entwicklung.

Entwicklungsphase(1920s-1940er Jahre):

Im 1925, Charles Ducas stammte aus den Vereinigten Staaten und hatte eine innovative Idee, Schaltungsmuster auf einem isolierenden Substrat zu drucken, und dann wurde eine Plattierung aufgetragen, um Leiter für die Verdrahtung herzustellen. The term “PCB” emerged at this time. Dieses Verfahren macht es einfach, Elektrogeräte herzustellen.

Im 1936, der österreichische Dr. Paul Eisler, known as “the father of printed circuit”, veröffentlichte im Vereinigten Königreich die Folienfilmtechnologie, die die erste Leiterplatte für den Einsatz in einem Funkgerät entwickelte. Und die Methode, die Paul Eisler verwendet hat, ist sehr ähnlich wie bei heutigen Leiterplatten. Diese Methode heißt Subtraktion, es kann die unnötigen Metallteile entfernen.

Um herum 1943, Die technische Erfindung von Paul Eisler wurde in großem Umfang von den Vereinigten Staaten verwendet, um Näherungszünder für den Einsatz im Zweiten Weltkrieg herzustellen. Gleichzeitig, die Technologie ist in militärischen Funkgeräten weit verbreitet.

Wendepunkt(1948):

Das Jahr 1948 ist ein Wendepunkt im Entwicklungsprozess der PCB-Geschichte, als die Vereinigten Staaten die Leiterplatten-Erfindung für den kommerziellen Gebrauch offiziell anerkannten. Obwohl es zu dieser Zeit nur wenige elektronische Geräte gibt, die PCB-Geschichte verwenden, diese Entscheidung hat die Entwicklung und Anwendung von PCB zu einem großen Teil vorangetrieben.

Blühende Phase(1950s-90er Jahre):

Von den 1950er bis 1990er Jahren, die Leiterplattenindustrie wurde gegründet und wuchs schnell, das ist, die frühe Phase der PCB-Industrialisierung, zu dieser Zeit ist PCB zu einer Branche geworden.
In den 1950ern, Transistoren werden im Elektronikmarkt verwendet, was dazu beigetragen hat, die Größe der Elektronik effektiv zu reduzieren und die Integration von PCBs viel einfacher zu machen, Außerdem, die elektronische Zuverlässigkeit wurde deutlich verbessert.

Im 1953, ein doppelseitiges Board mit galvanisierten Vias wurde von Motorola entwickelt. Um herum 1955, Toshiba aus Japan führte eine Technologie zur Erzeugung von Kupferoxid auf der Oberfläche von Kupferfolien ein, und kupferkaschiertem Laminat (CCL) erschien. Dank dieser beiden Technologien, die Multilayer-Leiterplatten wurden erfolgreich erfunden und in großem Umfang eingesetzt.
In den 1960ern, Leiterplatten waren zu dieser Zeit weit verbreitet, Die PCB-Technologie wurde immer fortschrittlicher, und dank des breiten Einsatzes von mehrlagigen Leiterplatten, das Verhältnis von Verdrahtung zu Substratfläche wurde effizient erhöht.

In den 1970ern, Es gibt eine rasante Entwicklung von mehrlagige Leiterplatten, Streben nach höherer Präzision und Dichte, kleine Löcher mit exquisiten Linien, hohe Zuverlässigkeit, Niedrigere Kosten, und automatische Produktion. Zu dieser Zeit, die PCB-Designarbeit wurde immer noch manuell erledigt. Mit Buntstiften und Linealen zeichneten die PCB-Layout-Ingenieure Schaltungen auf transparenter Polyesterfolie. Um die Zeichnungseffizienz zu verbessern, Sie haben mehrere Verpackungsvorlagen und Schaltungsvorlagen für einige gängige Geräte erstellt.

In den 1980er Jahren, Oberflächenmontagetechnik(SMT) begann nach und nach die Durchsteckmontagetechnik zu ersetzen und wurde in dieser Zeit zum Mainstream. Es ist auch in das digitale Zeitalter eingetreten.

Reife Phase(1990Schnee):

Mit der Entwicklung elektronischer Geräte wie PCs, CDs, Kameras, Spielekonsole, usw., große Veränderungen haben sich dementsprechend ergeben. Die Größe der Leiterplatten muss verringert werden, damit sie in diese kleinen elektronischen Geräte passen.

Durch das Computerisierungsdesign wurden viele Schritte im PCB-Design automatisiert und das Design mit kleinen und leichten Komponenten erleichtert. Was die Komponentenlieferanten angeht, Sie müssen auch ihre Geräte verbessern, indem sie ihren Stromverbrauch senken, aber zur selben Zeit, sie müssen die Frage der Kostensenkung berücksichtigen.

In den 2000er Jahren, Leiterplatten wurden komplexer mit mehr Funktionen, während die Größe kleiner wurde. Besonders die mehrschichtigen und flexiblen Leiterplattendesigns machten diese elektronischen Geräte viel praktikabler und funktionaler, mit kleinen und kostengünstigeren Leiterplatten.

Anfang des 21. Jahrhunderts, das Aufkommen von Smartphones hat die Entwicklung der HDI-PCB-Technologie vorangetrieben. Unter Beibehaltung der lasergebohrten Microvias, Stacked Vias begannen die schwindelerregenden Vias zu ersetzen, and combined with “any layer” construction technology, die endgültige Linienbreite/Linienabstand der HDI-Platine erreichte 40μm.

Diese beliebige Schichtmethode basiert immer noch auf einem subtraktiven Verfahren, und es ist sicher, dass für mobile elektronische Produkte, die meisten High-End-HDI verwenden diese Technologie immer noch. jedoch, im 2017, HDI begann eine neue Entwicklungsstufe zu betreten, Beginn des Wechsels von einem subtraktiven Prozess zu einem Prozess, der auf der Musterplattierung basiert.

Die wichtigsten Trends würden sich auf die Leiterplattenindustrie auswirken

Heutzutage, verschiedene Arten von Leiterplatten einschließlich starre Leiterplatte, Starrflex-Leiterplatte, mehrlagige Leiterplatte, und HDI PCB sind auf dem Markt weit verbreitet, die viele Male Evolution erfahren. Was wir bestätigen können ist, dass sich diese Entwicklung zusammen mit den ständig verbesserten Anforderungen der Menschen auch in Zukunft fortsetzen wird.

So, hier kommt noch eine frage, Haben Sie jemals darüber nachgedacht, wohin sich die Leiterplatte entwickeln wird?? Zusammen mit den aufkommenden elektronischen Produktanwendungen auf dem Verbrauchermarkt, wie tragbare elektronische Geräte, elektronische Hörgeräte, Blutzuckermessgeräte, intelligente Geräte für Elektrofahrzeuge, Raumfahrt, und andere Bereiche, Menschen haben höhere Anforderungen an das PCB-Design, Material, und Herstellung. Unten sind 5 Haupttrends, die die Leiterplattenindustrie in Zukunft beeinflussen würden:

Internet der Dinge

Internet der Dinge, kurz IoT, ist eine Branche mit einer brillanten und grenzenlosen Zukunft. Diese Technologie bringt jedes Objekt ins Internet, und jedes Objekt kann miteinander kommunizieren, indem es Daten mit teilt. Es macht das Leben der Menschen intelligenter und bequemer. Normalerweise, IoT-Geräte sollten mit Sensoren und drahtloser Konnektivität ausgestattet sein. Somit, es ist notwendig, PCB zu entwickeln, um diese Anforderungen zu erfüllen.

Zum Beispiel, Diese IoT-Geräte mit kleinen Größen wie BLE-Armbänder oder andere tragbare Geräte benötigen kleinere Komponenten mit der gleichen Funktionalität. Dann für PCB, sie soll kleiner werden und gleichzeitig noch komplexere Komponenten bestücken. Dies kann eine Herausforderung, aber auch eine Chance für Leiterplattenhersteller sein, wenn sie in den IoT-Markt einsteigen und davon profitieren wollen.

Flex PCB

In den vergangenen Jahren, Flex-Leiterplatten gewinnen schnell Marktanteile in der PCB-Entwicklung, Schauen wir uns das folgende Bild von https an://www.www.grandviewresearch.com, die die Marktgröße von flexiblen Leiterplatten im asiatisch-pazifischen Raum aus dem Jahr zeigt 2015 zu 2025. Was wir daraus ziehen können, ist, dass die Gesamtmarktgröße kontinuierlich zunimmt, Die Branchen, in denen die flexiblen Leiterplatten verwendet werden, reichen von Elektronik und Telekommunikation bis hin zu Luft- und Raumfahrt und Automobil. Die Nachfrage nach flexiblen Leiterplatten würde mit der Zeit unglaublich steigen.

Warum sind Flex-Leiterplatten so beliebt?? Hier sind einige Gründe: Auf der einen Seite, Die Flex-Leiterplatten können Platz sparen, da sie kleiner sind als andere Arten von Leiterplatten. Auf der anderen Seite, sie können rauen Umgebungen mit erhöhter Leistungsfähigkeit und höherer Zuverlässigkeit standhalten.

Verbindung mit hoher Dichte(HDI) PCB

Zu den Vorteilen von High-Density Interconnect PCBs gehört ihr zuverlässiges und schnelles Signal, kleine Größe, und auch leicht. Zusätzlich, die Leiterbahnbreiten in HDI-Leiterplatten sind viel kleiner und die Verdrahtungsdichte ist besser, So können Ingenieure auch auf kleinem Raum mehr Funktion und Leistung unterbringen. Bei HDI-Leiterplatten wird der Schichtungsbedarf reduziert, so können die Produktionskosten entsprechend gesenkt werden. Mit so vielen hervorragenden Eigenschaften, HDI-Leiterplatten werden zu wichtigen Komponenten in vielen Geräten und Anwendungen.

Derzeit, Menschen bevorzugen automatische Geräte, die überall verfügbar sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Luft- und Raumfahrtanwendungen, medizinische Diagnosewerkzeuge für die militärische Kommunikation, und tragbare Technologie. inzwischen, kleinere Teile mit schnelleren Signalen wurden immer mehr benötigt, Aus diesem Grund brauchen wir diese High-Density Interconnect PCBs.

Hochleistungs-PCB

Hochleistungs-PCB ist eine Art von PCB, die Spannungen über 48 V . verwalten kann, sie werden dünner und leichter bei höherer Effizienz, bessere Wärmeaufnahmefähigkeit, und Haltbarkeit. Die neuesten Hochleistungs-PCBs halten mehr Hitze mit verbesserter Wärmeableitung stand. Mit verbessertem Batteriepaket, diese Art von PCB kann viel länger betrieben werden.

Das Aufkommen dieses Trends ist auf den zunehmenden Bedarf an Elektrofahrzeugen zurückzuführen, die Spannungen oft im Hunderterbereich benötigen. Zusätzlich, immer mehr Menschen respektieren das nachhaltige Konzept, so, der Bedarf an Sonnenkollektoren wächst entsprechend, die die Spannung bei 24V oder 28V . benötigen. In einem Wort, Hochleistungs-Leiterplatten haben heute und in Zukunft ein breiteres Anwendungsspektrum.

Kommerzielle Standardlösungen

Ein weiterer Trend in der PCB-Geschichte sind die kommerziellen Standardlösungen, auch bekannt als COTS, inklusive PCB-Module, Komponenten, und Bretter. Das Highlight der COTS-Komponenten ist, dass sie einfach in bestehende Systeme eingebaut werden können, was sehr praktisch wäre. Es wird davon ausgegangen, dass seine Verwendung die Komponenten standardisierter und zuverlässiger machen kann. Sie müssen sich also fragen, welche Art von Anwendung die Leute COTS verwenden, in der Tat, Luft- und Raumfahrt ist ein Hauptbereich, in dem COTS eingesetzt wird, um die Kosten großer Initiativen zu senken, Behalten Sie die Garantie für Qualität und Sicherheit, während Sie Projekte schneller abschließen.

Fazit

Rückblick auf den Entwicklungsprozess, die PCB-Geschichte wird ständig aktualisiert und weiterentwickelt. Leiterplatten spielen in der heutigen Zeit eine wichtige Rolle, da sich die Technologie ständig verbessert, egal was uns diese trends bringen würden, there is one thing that would never change – PCBs will always be in need.
jedoch, zusammen mit der Evolution und Entwicklung in der Leiterplattenindustrie, ein dramatischer Einfluss sowohl auf das Design als auch auf die Herstellung würde kommen. Daher, wenn die Leiterplattenhersteller wettbewerbsfähig bleiben wollen, Sie müssen innovativ sein, um mit dem Trend Schritt zu halten, einschließlich Änderungen an der Leiterplattenbestückung, Design, und Fertigung, um den gestiegenen Bedürfnissen der Menschen gerecht zu werden.

MOKO, als führender PCB-Designer und -Hersteller in China, hat über 16 langjährige Erfahrung in der Leiterplattenindustrie und besitzt eine professionelle R&D Team. Wir verfolgen immer den Trend in der Leiterplattenindustrie. Haben Sie Fragen zu PCB? Kontaktiere uns, lass uns gemeinsam in die PCB-Welt eintauchen!