PCB的歷史

　　1925年，美國(guó)的CharlesDucas在絕緣基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的方式，建立導(dǎo)線。這是開啟現(xiàn)代PCB技術(shù)的一個(gè)標(biāo)志。

　　1947年，環(huán)氧樹脂開始用做制造基板。

　　1953年，Motorola開發(fā)出電鍍貫穿孔法的雙面板，后應(yīng)用到多層電路板上。

　　1960年，V.Dahlgreen以印有電路的金屬箔膜貼在塑膠中，制作出軟性印刷電路板。

　　1961年，美國(guó)的HazelTIneCorporaTIon參考了電鍍貫穿孔法，制作出多層板。

　　1995年，松下電器開發(fā)了ALIVH的增層印刷電路板。

　　1996年，東芝開發(fā)了B2IT的增層印刷電路板。

　　20世紀(jì)末，Rigid-Flex、埋阻、埋容、金屬基板等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，PCB不僅是完成互連功能的載體，而且作為所有電子產(chǎn)品中一個(gè)極為重要的部件，在當(dāng)今的電子產(chǎn)品中起到舉足輕重的作用。

　　PCB設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

　　電子產(chǎn)業(yè)在摩爾定律的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)品的功能越來越強(qiáng)，集成度越來越高，信號(hào)的速率越來越快，產(chǎn)品的研發(fā)周期也越來越短。由于電子產(chǎn)品不斷微小化、精密化、高速化，PCB設(shè)計(jì)不僅僅要完成各元器件的線路連接，更要考慮高速、高密帶來的各種挑戰(zhàn)。

　　PCB設(shè)計(jì)不再是硬件開發(fā)的附屬，而成為產(chǎn)品硬件開發(fā)中“前端IC，后端PCB，SE集成”的重要一環(huán)。

　　IC公司不僅完成芯片的開發(fā)，同時(shí)給出典型應(yīng)用原理圖設(shè)計(jì)參考。

　　系統(tǒng)工程師根據(jù)產(chǎn)品功能需要，完成IC選型，功能定義，按照IC公司的原理參考設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品的原理圖開發(fā);傳統(tǒng)硬件工程師電路開發(fā)的工作逐漸減少，電路開發(fā)工作逐漸轉(zhuǎn)向IC工程師、PCB工程師身上。

　　PCB工程師根據(jù)系統(tǒng)工程師提供的原理方案，在結(jié)構(gòu)工程師的配合下，在整體考慮SI、PI、EMI、結(jié)構(gòu)、散熱的情況下，根據(jù)當(dāng)前主流PCB工廠的加工能力、工藝參數(shù)完成PCB設(shè)計(jì)。

　　PCB設(shè)計(jì)將呈現(xiàn)如下趨勢(shì)。

　　1.研發(fā)周期不斷縮短

　　電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代加劇，新功能層出不窮，縮短了消費(fèi)類電子產(chǎn)品的使用壽命。上市機(jī)會(huì)窗的縮短，迫使產(chǎn)品研發(fā)加速，PCB的開發(fā)周期也相應(yīng)被壓縮。

　　PCB工程師的解決對(duì)策：

　　要采用一流的EDA工具軟件。

　　追求一板成功，PCB專業(yè)工程師綜合考慮各方面因素，力爭(zhēng)一次成功。

　　多人并行設(shè)計(jì)，分工合作。

　　模塊重用，重視技術(shù)沉淀。

　　此外，PCB工程師提前介入產(chǎn)品研發(fā)流程，以減少后續(xù)返工，這也是非常重要且必要的。

　　2.信號(hào)速率的不斷提高

　　隨著信號(hào)速率的不斷提升，信號(hào)完整性不斷困擾著研發(fā)人員，包括總線驅(qū)動(dòng)能力、信號(hào)的反射、串?dāng)_、時(shí)序等。

　　PCB工程師的解決對(duì)策：專業(yè)SI工程師參與，PCB設(shè)計(jì)工程師掌握一定的高速PCB設(shè)計(jì)技能。

　　3.單板密度加大

　　從面包板到單面板，再到雙面板、多層板、HDI板，電子產(chǎn)品的小型化加劇了PCB設(shè)計(jì)的高密度、精細(xì)化。50～75μm微細(xì)導(dǎo)線已逐漸成為主流，在智能終端設(shè)備上被廣泛使用。

　　PCB工程師的解決對(duì)策：PCB工程師必須緊跟業(yè)界前沿，了解新材料、新工藝，例如埋阻、埋容技術(shù)、HDI技術(shù)等。采用能支撐高密PCB設(shè)計(jì)的一流EDA軟件。封裝基板技術(shù)將被逐漸引入常規(guī)PCB設(shè)計(jì)中。

　　4.門電路工作電壓越來越低

　　電子技術(shù)的發(fā)展，使得電路的工作電壓越來越低、電流越來越大。低電壓工作雖然有利于降低電路的整體功率消耗，但也給PCB的電源設(shè)計(jì)提出了新的難題。

　　PCB工程師的解決對(duì)策：理清電源通道，不僅要滿足載流能力的需要，還要通過適當(dāng)增加去耦電容，必要時(shí)采用電源地平面相鄰、緊耦合的方式，以降低電源地平面阻抗，減少電源地噪聲。此外，埋容技術(shù)能有效降低電源地平面阻抗，在高密終端電子設(shè)備中正逐漸受到青睞。為了應(yīng)對(duì)低電壓時(shí)代的電源地噪聲問題，專職PI工程師成為必要。

　　門電路翻轉(zhuǎn)提供電源供給路徑，如圖1-1所示。

　　5.SI、PI、EMI問題趨于復(fù)雜

　　高速信號(hào)衍生的高次諧波，延伸了頻帶寬度;不同信號(hào)之間的串?dāng)_、共阻抗通道增加了信號(hào)之間的干擾。產(chǎn)品小型化、高度集成化帶來PCB設(shè)計(jì)的高密度，這進(jìn)一步加劇了SI、PI、EMI問題的產(chǎn)生。

　　PCB工程師的解決對(duì)策：PCB設(shè)計(jì)工程師需具備高速PCB的SI、PI、EMI設(shè)計(jì)基本技能。此外，專業(yè)SI、PI、EMI工程師參與PCB設(shè)計(jì)非常必要。

　　隨著信號(hào)速率的進(jìn)一步提升，使用傳統(tǒng)電路的方式解決高速問題已逐漸吃力，采用三維電、借助近場(chǎng)探頭測(cè)出的RE指標(biāo)及特定頻率的EMI物理空間分布圖，如圖1-2所示。從磁場(chǎng)的角度分析SI、PI、EMI成為必然。

　　圖1-1門電路翻轉(zhuǎn)提供電源供給路徑

　　圖1-2

　　6.新工藝、新材料的使用，埋阻、埋容將得到推廣

　　電子產(chǎn)品的小型化，帶來單板的高密化、精細(xì)化，除了需要結(jié)構(gòu)、DFM工程師參與PCB設(shè)計(jì)外，PCB設(shè)計(jì)工程師需要了解最新PCB加工工藝和新材料（例如HDI、埋阻和埋容、ALIVH、金屬基板、特殊板材等）。

　　打開現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)主板或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主板，發(fā)現(xiàn)濾波電容的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過功能電路的元器件數(shù)量，加上匹配電阻等非功能性器件，單板上已布滿了很多功能電路之外的輔助元件。隨著單板的高密化、小型化發(fā)展，01005等微小器件的使用越來越頻繁，但由于其重量過輕，在回流焊接時(shí)極易被回流爐的風(fēng)吹偏位而導(dǎo)致焊接不良。近年來逐漸推廣的埋阻和埋容技術(shù)將有效解決這些阻容器件的密度和貼裝問題，埋容還能為電源完整性提供有效解決方案，降低電源噪聲。

　　綜上所述，在以上趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下，PCB設(shè)計(jì)將徹底從硬件工程師的工作內(nèi)容中剝離出來，并將逐漸細(xì)分，PI、SI、EMI、封裝庫、DFM等工作逐漸獨(dú)立成為專門的學(xué)科。專業(yè)的PCB設(shè)計(jì)工程師、專業(yè)PCB設(shè)計(jì)公司將發(fā)揮更加重要的作用。