PCB的歷史

　　1925年，美國的CharlesDucas在絕緣基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的方式，建立導線。這是開啟現代PCB技術的一個標志。

　　1947年，環氧樹脂開始用做制造基板。

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

　　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，松下電器開發了ALIVH的增層印刷電路板。

　　1996年，東芝開發了B2IT的增層印刷電路板。

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

　　PCB設計的發展趨勢

　　電子產業在摩爾定律的驅動下，產品的功能越來越強，集成度越來越高，信號的速率越來越快，產品的研發周期也越來越短。由于電子產品不斷微小化、精密化、高速化，PCB設計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。

　　PCB設計不再是硬件開發的附屬，而成為產品硬件開發中“前端IC，后端PCB，SE集成”的重要一環。

　　IC公司不僅完成芯片的開發，同時給出典型應用原理圖設計參考。

　　系統工程師根據產品功能需要，完成IC選型，功能定義，按照IC公司的原理參考設計完成產品的原理圖開發;傳統硬件工程師電路開發的工作逐漸減少，電路開發工作逐漸轉向IC工程師、PCB工程師身上。

　　PCB工程師根據系統工程師提供的原理方案，在結構工程師的配合下，在整體考慮SI、PI、EMI、結構、散熱的情況下，根據當前主流PCB工廠的加工能力、工藝參數完成PCB設計。

　　PCB設計將呈現如下趨勢。

　　1.研發周期不斷縮短

　　電子產品的更新換代加劇，新功能層出不窮，縮短了消費類電子產品的使用壽命。上市機會窗的縮短，迫使產品研發加速，PCB的開發周期也相應被壓縮。

　　PCB工程師的解決對策：

　　要采用一流的EDA工具軟件。

　　追求一板成功，PCB專業工程師綜合考慮各方面因素，力爭一次成功。

　　多人并行設計，分工合作。

　　模塊重用，重視技術沉淀。

　　此外，PCB工程師提前介入產品研發流程，以減少后續返工，這也是非常重要且必要的。

　　2.信號速率的不斷提高

　　隨著信號速率的不斷提升，信號完整性不斷困擾著研發人員，包括總線驅動能力、信號的反射、串擾、時序等。

　　PCB工程師的解決對策：專業SI工程師參與，PCB設計工程師掌握一定的高速PCB設計技能。

　　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，電子產品的小型化加劇了PCB設計的高密度、精細化。50～75μm微細導線已逐漸成為主流，在智能終端設備上被廣泛使用。

　　PCB工程師的解決對策：PCB工程師必須緊跟業界前沿，了解新材料、新工藝，例如埋阻、埋容技術、HDI技術等。采用能支撐高密PCB設計的一流EDA軟件。封裝基板技術將被逐漸引入常規PCB設計中。

　　4.門電路工作電壓越來越低

　　電子技術的發展，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的電源設計提出了新的難題。

　　PCB工程師的解決對策：理清電源通道，不僅要滿足載流能力的需要，還要通過適當增加去耦電容，必要時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，埋容技術能有效降低電源地平面阻抗，在高密終端電子設備中正逐漸受到青睞。為了應對低電壓時代的電源地噪聲問題，專職PI工程師成為必要。

　　門電路翻轉提供電源供給路徑，如圖1-1所示。

　　5.SI、PI、EMI問題趨于復雜

　　高速信號衍生的高次諧波，延伸了頻帶寬度;不同信號之間的串擾、共阻抗通道增加了信號之間的干擾。產品小型化、高度集成化帶來PCB設計的高密度，這進一步加劇了SI、PI、EMI問題的產生。

　　PCB工程師的解決對策：PCB設計工程師需具備高速PCB的SI、PI、EMI設計基本技能。此外，專業SI、PI、EMI工程師參與PCB設計非常必要。

　　隨著信號速率的進一步提升，使用傳統電路的方式解決高速問題已逐漸吃力，采用三維電、借助近場探頭測出的RE指標及特定頻率的EMI物理空間分布圖，如圖1-2所示。從磁場的角度分析SI、PI、EMI成為必然。

　　圖1-1門電路翻轉提供電源供給路徑

　　圖1-2

　　6.新工藝、新材料的使用，埋阻、埋容將得到推廣

　　電子產品的小型化，帶來單板的高密化、精細化，除了需要結構、DFM工程師參與PCB設計外，PCB設計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）。

　　打開現在的計算機主板或網絡設備的主板，發現濾波電容的數量遠遠超過功能電路的元器件數量，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，在回流焊接時極易被回流爐的風吹偏位而導致焊接不良。近年來逐漸推廣的埋阻和埋容技術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，在以上趨勢的驅動下，PCB設計將徹底從硬件工程師的工作內容中剝離出來，并將逐漸細分，PI、SI、EMI、封裝庫、DFM等工作逐漸獨立成為專門的學科。專業的PCB設計工程師、專業PCB設計公司將發揮更加重要的作用。