我是老温,一名热爱学习的嵌入式工程师! \1 S. B$ Z& S Z* _0 W; Z
关注我,一起变得更加优秀!, n7 C f: s( M7 s7 B6 t
前段时间,我在网上看到有某些科技爱好者,拆解了多款大疆无人机的嵌入式主板和电调板,里面的PCB板子形状以及元器件的布局,确实让人感到惊艳,关于拆解相关的文章,可以点击以下链接。* q, A; |' @6 `) c) z
# H" l& C4 o& {' f) ?! b' ?* S拆开多款大疆无人机主控,电调板,欣赏电路板,一次看个够!1 \; q& S/ F# A7 T4 a8 O
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赛灵思 ZYNQ-XC7Z045 主控
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2 {1 K6 }8 w7 w# S% T' s2 p" X这么多高性能的处理器和存储器芯片,到底是怎么“塞”在一块小面积的 PCB 电路板上面,并且还能实现这么多功能的?
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7 k2 a j; Y6 u4 X/ F! T9 v作为一名充满好奇心的业余非专业嵌入式工程师,平时也不少跟硬件电路打交道,于是,我开始扒拉那些关于印刷电路板(Printed Circuit Board,简称 PCB)鲜为人知的发展历史。
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一、PCB 出现之前
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在PCB出现之前,电子元器件是通过导线直连的方式,直接焊接在一个绝缘底座上面的,这种方式虽然也可以让电子元器件工作,但整个体积比较庞大,也很脆弱笨重。
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2 n+ e$ J$ R( s5 D史前时代的电路设计6 w' E/ _- s& J& \! Q0 f0 u
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二、第一块 PCB 的诞生
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1936年,奥地利工程师 Paul Eisler 受到了印刷技术的启发,首先提出“印刷电路”的概念,并且在一台收音机里面设计出世界上第一块PCB电路,解决了手工焊接电路容易出错且难以规模化的问题。 y( S+ L6 d6 r, J7 Y% v
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- V; R6 H4 b$ X4 d7 ~$ ^# H! y历史上第一块 PCB 电路
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2 ~4 [3 x+ a3 w# s' R. t后来, Paul Eisler 还参考照相印刷工艺,用化学药水来溶解未被掩蔽的金属铜箔,即腐箔技术,奠定了以后光刻工艺的技术基础。6 c8 j3 U6 M- h; t) K) |0 }
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三、高多层 PCB 的问世
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二十世纪五六十年代,集成电路 IC 的快速发展,PCB开始迈进了多层板时代,1960年,Litton Systems公司首先在一台小型计算机上面应用 6 层印制电路板。
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我国的第一块 6 层电路板是在1964年实验室条件下研制成功的,并在1967年把 6 ~ 8层板应用于大型计算机工业化生产。7 y5 Q6 S+ V+ Y8 n) t+ H3 `$ c
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. v' T3 f1 D4 U' W20世纪60年代的多层 PCB. g1 X0 W( K5 ^
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四、高多层PCB的发展
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2 x0 F2 v+ R3 P" Y) ?二十世纪九十年代,轻量小型化的笔记本电脑、移动电话、摄像机等数码电子产品陆续问世,推动了高密度互连多层板技术(HDI PCB)的发展,后来也衍生发明出BGA(球栅阵列)封装技术。
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二十一世纪初,第二代 HDI 技术可以让 PCB 的最终线距达到了 40 μm,2017年后,HDI 和 微孔技术在提升元器件密度方面,提供了显著的帮助。
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" E) U6 ]7 Q O; b' P时至今日,我们的生活已经离不开高密度多层PCB,因为我们的生活已经离不开手机的参与,手机各种主板PCB就是基于高密度多层PCB技术来制造的。
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iPhone15 主板射频板部分/ X& F* }2 \2 ~' G ?) s
) S) [4 r3 p7 L+ u四、高多层板的打样与制造
8 C' T: R; u. A: N/ r1 t( m我在2013年刚刚入行电子开发的时候,少不了捣鼓各种简单的数字电路,那时候的双层PCB打样也不便宜,一款小面积的双层PCB打样就要50块钱,而且还不包邮。(那时候,洞洞板真是个好东西!)$ B f- `& H/ S! m w
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用洞洞板搭建的简陋电路
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十几年前的洞洞板避障小车
* [; p$ c! X* `' Z" T; J如今,现代PCB技术的发展已经让硬件产业链各个环节的成本降低了不少,其中一个典型案例,就是嘉立创在前几年推出的PCB免费打样,当时还引起了PCb制板行业的价格内卷,毫无疑问,受益的肯定是广大客户。6 U# h0 o- T4 K5 P
(我记得当时一天内接到四五家PCB板厂的注册邀请电话,大量送免费打样券)2 }5 C8 T0 k! R* F8 i
嘉立创的免费打样是从双层板起步的,后来逐渐升级到4层、6层沉金板免费打样,这种让利幅度,可以让所有智能硬件开发者轻松获得高质量的PCB打样服务。
5 w; a$ ~) F6 w2 r(我当然不会错过这种好事儿~
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嘉立创官网公告, c* |6 m" C0 X& P
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$ D* L% s7 G% ^( s" a六层PCB打样要花 400 块钱, \# Q2 I% ]( a) o0 y3 F9 l' S
之所以选择嘉立创进行PCB打样,主要是因为嘉立创的服务体系做得很完善,不仅仅能提供PCB打样,还可以提供PCB-layout,物料采购,smt贴片,3D外壳制作等等一整套产业链服务,无疑是为经常跟智能硬件打交道的嵌入式工程师,提供了很大的帮助。
& \. X+ x: J( Y) P- s最近,嘉立创还搞出了高多层板统一默认盘中孔,把沉金厚度提高到2u",并且不限定你的PCB板子上面是否有BGA封装芯片,一起来欣赏一下高多层PCB的盘中孔和加厚沉金工艺吧~0 L$ J' c8 E7 T( r
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5 Z) b1 X$ E' j/ P) b$ [: L图片来源:嘉立创官网
, C3 l; ^; `/ T1 ~四、高多层板的未来发展
0 S, E& i( g6 B* |: ~( K% I从早期的单双面电路,发展到如今的高多层板,PCB 制作工艺的演变推进为现代智能硬件行业带来了无限的想象空间。. u$ z2 u2 |: M3 h3 ~; X' ?8 ^/ J
! H% W! m: N7 R4 X: V9 q不久的将来,无论是AI大模型算力卡、具身智能机器人,还是自动驾驶以及航天工业,这些科技领域的发展都将会大大依赖于高多层PCB的支持。, c6 h) ~* C/ r% ?1 U
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这不仅仅是嘉立创继续努力深耕的方向,也是所有科技创新者的共同愿景和期盼。
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图片来源:网络1 w& e5 q- Q; d& g8 f
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0 j4 `: ?) j3 |. d/ I6 Y( ?; S 嵌入式 C 语言的自我修养
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) A! s0 I* \: Y- C 被 char 类型的变量坑惨了!
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e0 ^/ F$ ]$ G3 R 嵌入式 C 语言知识点,动态变长数组
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