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印刷电路板(PCB)史前时代

2020年10月09日15:25 

什么是印刷电路板(PCB)?印刷电路板(PCB)是由相互连接的电子元件组成的独立模块,在我们日常使用的电子设备都能找到它们的身影,如:手机、路由器、个人电脑到复杂的雷达、导弹、卫星上,只是它靓丽的光芒被设备的外壳给遮盖住了,它那天才般的设计往往被用户所忽视,只有在设备出现故障或者需要功能扩展时,拆开设备外壳的刹那才能领略它的美。

电子学的起源可以追溯到1897年,约瑟夫·汤姆森发现电子的存在,电子学是在早期的电磁学和电工学的基础上发展起来的。在电子学诞生之前,人类对于电磁现象的研究已相当深入。一系列物理定律已经确立,如库仑定律、安培定律、欧姆定律、楞次定律、法拉第电磁感应定律等。

1831年6月13日,天降男神詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831年6月13日-1879年11月5日)于英国爱丁堡的印度街14号,麦克斯韦被普遍认为是十九世纪物理学家中,对于二十世纪初物理学进展影响巨大的一位。他在1864年发表的论文《电磁场的动力学理论》中,集以往电磁学研究之大成,提出电场和磁场以波的形式以光速在空间中传播,并提出光是引起同种介质中电场和磁场中许多现象的电磁扰动,同时从理论上预测了电磁波的存在,将电、磁、光统归为电磁场中现象,提出了著名的麦克斯韦方程组,建立了一个完整的电磁学理论体系,为电磁学在生产生活应用奠定了理论基础。

有了电磁学理论的支撑,人们对电磁学的利用也达到了一定的水平,有线电报和有线电话也相继发明,并且有了横贯美洲大陆的电报、电话线路和横跨大西洋的海底电缆。亚历山大-格雷厄姆-贝尔在1876年发明了电话,托马斯-爱迪生1879年发明了白炽灯、尼古拉-特斯拉于1888年发明了电动机,所有这些,都为电子学的诞生准备了充足的条件。爱迪生效应的发现和关于电磁波存在的验证实验,标志着电子学诞生

1883年,爱迪生在致力于延长碳丝白炽灯的寿命时,意外地发现了在灯丝与加有正电压的电极间有电流流过,电极为负时则无电流,这就是爱迪生效应。这一发现导致了后来电子管的发明。

1887年,德国H.R.赫兹进行了一项实验,他用火花隙激励一个环状天线,用另一个带缝隙的环状天线接收,证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言,这一实验导致了后来无线电报的发明。

无线电报的发明,是人类利用电磁波的一个巨大成就,电子学从此开始了一个研究和利用电磁波的极其兴旺的时期。电磁波是电子元器件之间互联通信的基石,而电子管的发明,则催生了PCB诞生。1897年德国科学家布朗(Braun)制造出第一个真空管(vacuum tube),之后电子学的真空管时期就此展开。基本上,布朗的真空管只是一个阴极射线管(Cathode Ray Tube)的雏型,功能并不大。

1904年,英国的弗莱明(John Fleming)发明了真空二极管(diode,当时也称作valve),是由一放射电子的加热灯丝与接收电子的屏极所组成;当屏极加入正电压便会产生电流,加入负电压便没有电流产生。

到了1906年,德佛雷斯特(De Forest)在二极真空管内加入栅极,发明了三极真空管(audion,或称triode),可以控制电子的活动,使其具有放大信号与控制电量的强大功能,从而使得电子电路技术进入了实际应用阶段,同时也推动了无线电及其他电子行业的发展,这之后的20年中,各种电子设备不断涌现出来,德佛雷斯特也被誉为无线电之父”、“电视始祖”、“电子管之父”。

电子管是电子器件的第一代,在晶体管发明以前的近半个世纪里,电子管几乎是各种电子设备中唯一可用的电子器件。电子学随后取得的许多成就,如电视、雷达、计算机的发明,都是和电子管分不开的。就是在固体电子学十分兴旺的现代,以大功率电子管(特别是微波功率电子管)和电子束管为代表的真空电子学也仍然是一个活跃的领域。在PCB技术没有大规模应用之前,生产一台电子设备麻烦而低效,大量的电子管,需要使用涂有绝缘树脂的导线在器件之间进行人工布线并焊接,这就带来一些问题:

·人工接线效率低,没办法实现机器化大规模生产

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