印刷電路板（PCB）史前時(shí)代

什么是印刷電路板(PCB)？印刷電路板(PCB)是由相互連接的電子元件組成的獨(dú)立模塊，在我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娮釉O(shè)備都能找到它們的身影，如：手機(jī)、路由器、個(gè)人電腦到復(fù)雜的雷達(dá)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星上，只是它靚麗的光芒被設(shè)備的外殼給遮蓋住了，它那天才般的設(shè)計(jì)往往被用戶所忽視，只有在設(shè)備出現(xiàn)故障或者需要功能擴(kuò)展時(shí)，拆開設(shè)備外殼的剎那才能領(lǐng)略它的美。

電子學(xué)的起源可以追溯到1897年，約瑟夫·湯姆森發(fā)現(xiàn)電子的存在，電子學(xué)是在早期的電磁學(xué)和電工學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在電子學(xué)誕生之前，人類對(duì)于電磁現(xiàn)象的研究已相當(dāng)深入。一系列物理定律已經(jīng)確立，如庫侖定律、安培定律、歐姆定律、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等。

1831年6月13日，天降男神詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831年6月13日－1879年11月5日）于英國(guó)愛丁堡的印度街14號(hào)，麥克斯韋被普遍認(rèn)為是十九世紀(jì)物理學(xué)家中，對(duì)于二十世紀(jì)初物理學(xué)進(jìn)展影響巨大的一位。他在1864年發(fā)表的論文《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》中，集以往電磁學(xué)研究之大成，提出電場(chǎng)和磁場(chǎng)以波的形式以光速在空間中傳播，并提出光是引起同種介質(zhì)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)中許多現(xiàn)象的電磁擾動(dòng)，同時(shí)從理論上預(yù)測(cè)了電磁波的存在，將電、磁、光統(tǒng)歸為電磁場(chǎng)中現(xiàn)象，提出了著名的麥克斯韋方程組，建立了一個(gè)完整的電磁學(xué)理論體系，為電磁學(xué)在生產(chǎn)生活應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

有了電磁學(xué)理論的支撐，人們對(duì)電磁學(xué)的利用也達(dá)到了一定的水平，有線電報(bào)和有線電話也相繼發(fā)明，并且有了橫貫美洲大陸的電報(bào)、電話線路和橫跨大西洋的海底電纜。亞歷山大-格雷厄姆-貝爾在1876年發(fā)明了電話，托馬斯-愛迪生1879年發(fā)明了白熾燈、尼古拉-特斯拉于1888年發(fā)明了電動(dòng)機(jī)，所有這些，都為電子學(xué)的誕生準(zhǔn)備了充足的條件。愛迪生效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和關(guān)于電磁波存在的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著電子學(xué)誕生。

1883年，愛迪生在致力于延長(zhǎng)碳絲白熾燈的壽命時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了在燈絲與加有正電壓的電極間有電流流過，電極為負(fù)時(shí)則無電流，這就是愛迪生效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了后來電子管的發(fā)明。

1887年，德國(guó)H.R.赫茲進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他用火花隙激勵(lì)一個(gè)環(huán)狀天線，用另一個(gè)帶縫隙的環(huán)狀天線接收，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于電磁波存在的預(yù)言，這一實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了后來無線電報(bào)的發(fā)明。

無線電報(bào)的發(fā)明，是人類利用電磁波的一個(gè)巨大成就，電子學(xué)從此開始了一個(gè)研究和利用電磁波的極其興旺的時(shí)期。電磁波是電子元器件之間互聯(lián)通信的基石，而電子管的發(fā)明，則催生了PCB誕生。1897年德國(guó)科學(xué)家布朗（Braun）制造出第一個(gè)真空管（vacuum tube），之后電子學(xué)的真空管時(shí)期就此展開。基本上，布朗的真空管只是一個(gè)陰極射線管（Cathode Ray Tube）的雛型，功能并不大。

1904年，英國(guó)的弗萊明（John Fleming）發(fā)明了真空二極管（diode，當(dāng)時(shí)也稱作valve），是由一放射電子的加熱燈絲與接收電子的屏極所組成；當(dāng)屏極加入正電壓便會(huì)產(chǎn)生電流，加入負(fù)電壓便沒有電流產(chǎn)生。

到了1906年，德佛雷斯特（De Forest）在二極真空管內(nèi)加入柵極，發(fā)明了三極真空管（audion，或稱triode），可以控制電子的活動(dòng)，使其具有放大信號(hào)與控制電量的強(qiáng)大功能，從而使得電子電路技術(shù)進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段，同時(shí)也推動(dòng)了無線電及其他電子行業(yè)的發(fā)展，這之后的20年中，各種電子設(shè)備不斷涌現(xiàn)出來，德佛雷斯特也被譽(yù)為無線電之父”、“電視始祖”、“電子管之父”。

電子管是電子器件的第一代，在晶體管發(fā)明以前的近半個(gè)世紀(jì)里，電子管幾乎是各種電子設(shè)備中唯一可用的電子器件。電子學(xué)隨后取得的許多成就，如電視、雷達(dá)、計(jì)算機(jī)的發(fā)明，都是和電子管分不開的。就是在固體電子學(xué)十分興旺的現(xiàn)代，以大功率電子管（特別是微波功率電子管）和電子束管為代表的真空電子學(xué)也仍然是一個(gè)活躍的領(lǐng)域。在PCB技術(shù)沒有大規(guī)模應(yīng)用之前，生產(chǎn)一臺(tái)電子設(shè)備麻煩而低效，大量的電子管，需要使用涂有絕緣樹脂的導(dǎo)線在器件之間進(jìn)行人工布線并焊接，這就帶來一些問題：

·人工接線效率低，沒辦法實(shí)現(xiàn)機(jī)器化大規(guī)模生產(chǎn)

·人工接線容易出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤，檢查困難

·端子的焊接可靠性低容易松動(dòng)造成接觸不良

為了簡(jiǎn)化電子機(jī)器的制作，減少電子零件間的配線，降低制作成本、提高電子機(jī)器的可靠性，人們開始鉆研以印刷的方式取代配線的方法，以利用機(jī)器實(shí)現(xiàn)精密的大規(guī)?；a(chǎn)。印刷電路板也是隨著電子連接系統(tǒng)發(fā)展而來的，以解決電報(bào)/電話系統(tǒng)的連接問題。初期，金屬條或金屬棒用于連接安裝在木制底座上的大型電子元件。隨著時(shí)間的推移，金屬條被螺絲端子和可擰入其中的電纜所取代，這樣連接更具有靈活性，而木制底座則被金屬底板所取代。但是，隨著電報(bào)/電話業(yè)務(wù)的發(fā)展，電話交換門數(shù)越來有多，電話系統(tǒng)相關(guān)的電子操作也越來越復(fù)雜，這就需要更小、更緊湊的設(shè)計(jì)。