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印制电路板:从雏型到“电子产品之母”——PCB 的发展史、种类与作用
2025年08月21日 09:24   浏览:423   来源:小萍子

一、PCB 的诞生与演进

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  1. 雏型期(1903–1940)
    1903 年,德国工程师 Albert Hanson 在电话交换机中用金属箔夹在石蜡纸之间构成“线路”,被视作最早的“层间互连”概念。1925 年,法国人 Charles Ducas 用模板印刷导电油墨,第一次提出“印刷布线”。

  2. 实用化(1940–1950)
    二战推动军工小型化。1941 年奥地利人 Paul Eisler 在收音机中首次使用蚀刻铜箔的绝缘板,成为第一块功能性 PCB。1948 年,美国正式批准 PCB 商业化。

  3. 工业化(1950–1970)
    · 1950 年代,晶体管取代电子管,单面铜箔蚀刻板量产。
    · 1953 年 Motorola 发明电镀通孔法,双面板诞生。
    · 1961 年 Hazeltine 制成 4 层多层板,布线密度成倍提高。

  4. 高密度与微型化(1970–2000)
    · 1970 年代,多层板向 6–12 层扩展,线宽进入 0.1 mm 时代。
    · 1980 年代,表面贴装技术(SMT)取代插装,板面利用率提高 30 % 以上。
    · 1990 年代,BGA、CSP 等高密度封装推动盲/埋孔、HDI 工艺。

  5. 21 世纪:高阶封装与系统级集成
    · 2005 年后,任意层互连(ELIC)、SLP(Substrate-Like PCB)出现,线宽/线距≤ 20 µm。
    · 2020 年以来,IC 载板、SiP、AiP、模组天线等把 PCB 推向“系统级互连”阶段。

中国路径
1956 年起步 → 1960 年代单面板量产 → 1980 年代引进国外生产线 → 2003 年产值超美国,居世界第二。2023 年中国占全球 PCB 产值 54 %,高端载板(ABF、FC-BGA)正加速突破。

二、PCB 的主要种类

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  1. 按层数
    · 单面板(SSB)
    · 双面板(DSB)
    · 多层板(MLB,4–120 层)

  2. 按材质
    · 刚性板:FR-4、CEM-3 等环氧玻璃布基
    · 柔性板:PI、PET 薄膜基(FPC)
    · 刚柔结合板(Rigid-Flex)
    · 高频高速板:PTFE、LCP、PPE 等低介电损耗材料

  3. 按工艺特色
    · HDI:激光微孔 + 电镀填孔,实现更高密度互连
    · 金属基板(IMS):铝基、铜基,用于 LED 散热
    · 载板(IC Substrate):线宽线距 < 15 µm,承载芯片
    · 厚铜板(≥ 2 oz):大电流电源模块
    · 背板:通信基站 20–60 层、板厚 4–8 mm

三、PCB 的作用

  1. 电气互连:用铜箔线路替代手工导线,实现元件之间的信号、电源、接地连接。

  2. 机械支撑:提供元件安装基准面,承受振动、冲击与热循环。

  3. 热管理:通过铜层散热、金属基板或嵌入热管/铜块,降低热点温度。

  4. 电磁兼容:合理叠层、阻抗控制、屏蔽层抑制 EMI/SI 问题。

  5. 小型化与系统集成:HDI、SiP、AiP 把“系统”装进一块或几块板内,推动 5G、AI、可穿戴、电动汽车等新兴产业。

四、结语
从 1903 年的黄铜铆钉木板,到 2025 年的 14 nm 线宽 SiP 载板,PCB 已不仅是“电路载体”,而是现代电子系统的神经网络。随着异构集成、Chiplet 与 3D 封装时代的到来,PCB 将继续在更薄、更密、更智能的方向上进化,扮演“电子产品之母”的核心角色。



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