自1943年世紀(jì)之交的發(fā)明以及Paul Eisler的專利申請(qǐng)以來，印刷電路板得到了發(fā)展和進(jìn)步。

今天的PCBs是微小的，多層次的，復(fù)雜的系統(tǒng)，幾乎不像他們最早的祖先。由于采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件和制造工藝，它們的生產(chǎn)率也比以往任何時(shí)候都高得多，效率也更高。甚至在10年前，microvias，HDI和FPGA只出現(xiàn)在最昂貴的設(shè)計(jì)中，但現(xiàn)在全世界的設(shè)計(jì)師都可以使用。

隨著技術(shù)和消費(fèi)者需求的增長(zhǎng)和發(fā)展， PCB作為所有電子設(shè)備的基礎(chǔ)，PCB面臨著發(fā)展和增長(zhǎng)的巨大壓力。隨著消費(fèi)者推動(dòng)更薄更快的設(shè)備，以及尋求改進(jìn)功能的行業(yè)，PCB必須繼續(xù)發(fā)展到未來。

但是印刷電路板的未來到底是什么樣的呢？

PCB的未來

現(xiàn)代PCB產(chǎn)生了以令人難以置信的速度和驚人的復(fù)雜性，總有發(fā)展空間。無論是PCB本身的形狀還是直接連接到電路板上的附件，消費(fèi)者都在不斷推動(dòng)新的和不同的PCB和PCB功能。

由于PCB復(fù)雜性的增加為制造企業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)，因此制造過程本身也有很大的發(fā)展空間。這就是為什么印刷電路板未來的大多數(shù)預(yù)測(cè)都會(huì)強(qiáng)烈關(guān)注以下幾個(gè)方面。

1、PCB板相機(jī)

板式相機(jī)，或稱為PCB相機(jī)，是直接安裝在電路板上的相機(jī)。這些PCB相機(jī)由鏡頭，光圈和圖像傳感器組成，旨在拍攝數(shù)碼照片和視頻?？傊鄼C(jī)的大小約為四分之一，可以安裝在任何尺寸的PCB上。這意味著這些相機(jī)足夠小，可以插入任何電子設(shè)備。

自推出以來，電路板相機(jī)發(fā)展迅速，照片和視頻成像以及耐用性是主要的改進(jìn)領(lǐng)域?，F(xiàn)在，這些小型相機(jī)可以輕松拍攝高分辨率圖像和視頻。在未來幾年，板式相機(jī)有望進(jìn)一步發(fā)展，為工業(yè)和消費(fèi)電子產(chǎn)品創(chuàng)造強(qiáng)大的解決方案。

由于它們的尺寸，板式相機(jī)在各種行業(yè)中具有多種應(yīng)用。其中包括：

消費(fèi)類電子產(chǎn)品：電路板相機(jī)在消費(fèi)電子產(chǎn)品中發(fā)揮了很大的實(shí)用性，特別是在手持移動(dòng)設(shè)備中。如今，智能手機(jī)，平板電腦，筆記本電腦和其他小型手持電子產(chǎn)品通常使用板式相機(jī)。消費(fèi)電子公司不斷推動(dòng)更小，更強(qiáng)大的相機(jī)。

醫(yī)療器械：特別是小型相機(jī)已經(jīng)在醫(yī)療行業(yè)找到了非侵入性和微創(chuàng)手術(shù)的利基。現(xiàn)在使用的藥丸大小的相機(jī)可以被患者吞下，因此醫(yī)生可以在沒有侵入性手術(shù)的情況下從消化道內(nèi)獲取全面的視頻和圖像。此外，可穿戴式攝像機(jī)在手術(shù)過程中作為一種教學(xué)工具也越來越受歡迎。
監(jiān)控技術(shù)：由于PCB攝像機(jī)尺寸太小，因此很容易隱藏在物體內(nèi)部，使它們成為一個(gè)很好的選擇。監(jiān)視用途。許多消費(fèi)者，安全公司和組織使用這些小型攝像機(jī)監(jiān)視他們的家庭和企業(yè)的入侵者。隨著技術(shù)的進(jìn)步，其監(jiān)控應(yīng)用也在不斷發(fā)展。

這些行業(yè)只是電路板相機(jī)如何使用以及未來趨勢(shì)如何發(fā)展的幾個(gè)例子。隨著時(shí)間的推移，電路板相機(jī)行業(yè)正朝著可定制的高品質(zhì)和耐用的板式相機(jī)發(fā)展。改善日/夜和低光能力也正在開發(fā)中，以幫助改善醫(yī)療和監(jiān)視成像目的。

2、3D打印電子

3D打印技術(shù)可能是近年來最激動(dòng)人心的技術(shù)創(chuàng)新之一。從3D打印的器官到槍支和彈藥，3D打印已經(jīng)在各種行業(yè)中完成了一些令人難以置信的事情。 PCB行業(yè)也不例外。

3D打印已成為近年來PCB創(chuàng)新之一的重要組成部分：3D PE。 3D打印電子設(shè)備或3D PEs的定位將徹底改變未來電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。這些系統(tǒng)通過逐層打印基板物品然后在其頂部添加包含電子功能的液體墨水來創(chuàng)建3D電路。然后可以添加表面貼裝技術(shù)來創(chuàng)建最終系統(tǒng)。結(jié)果是可以采用任何可以想象的形狀的電路。

3D PE可以為兩者提供巨大的技術(shù)和制造效益電路制造公司及其客戶 - 特別是與傳統(tǒng)的2D PCB相比。這些優(yōu)勢(shì)包括：

?新型設(shè)計(jì)：通過允許電路印刷在現(xiàn)有形狀之上，3D PE制造技術(shù)使電路能夠采用傳統(tǒng)上無法實(shí)現(xiàn)的新形狀和令人難以置信的形狀PCB制造。 3D PE可以成形為適合任何電路載體，同時(shí)仍然結(jié)合電子，光學(xué)和機(jī)械功能。這可以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品功能和優(yōu)化。 3D PE不僅可以成型，而且還可以使用2D PCB制造方法進(jìn)行縮放以在大于任何可能的組件上進(jìn)行打印。

?提高效率：由于3D PE制造是一種添加劑工藝使用數(shù)字方法，它的材料使用比2D PCB制造更加保守。該系統(tǒng)僅應(yīng)用所需的材料，僅此而已，意味著材料的使用效率更高。此外，生產(chǎn)過程的數(shù)字方面通過消除人為錯(cuò)誤的來源提高了整體準(zhǔn)確性。雖然使用這種方法電路有時(shí)仍會(huì)失敗，但增加的自動(dòng)化可降低故障的可能性，從而提高整體效率。

?環(huán)境友好型：由于對(duì)基板材料的類型沒有實(shí)際限制用于3D PE制造，PCB Houses可以選擇他們喜歡的任何材料。這使得環(huán)保生產(chǎn)變得更加容易，因?yàn)樗麄兛梢赃x擇低成本，可回收的材料。

由于這些優(yōu)勢(shì)，3D PE生產(chǎn)迅速發(fā)展，并正朝著大批量生產(chǎn)的方向發(fā)展。雖然3D PE應(yīng)用目前相對(duì)有限，主要用于儀表，天線和傳感器，但大量研究正在擴(kuò)展3D PE的制造能力。這包括開發(fā)可以印刷的表面類型，可添加到其中的SMD類型以及可用于打印它們的制造工具。

許多行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者都希望隨著制造企業(yè)和消費(fèi)行業(yè)發(fā)現(xiàn)3D PE技術(shù)的新方法和應(yīng)用，3D PE行業(yè)將迅速擴(kuò)展。

3、PCB Autoplacers

如今大多數(shù)PCB都在其設(shè)計(jì)中包含自動(dòng)布線器。該PCB組件可在整個(gè)電路板中傳輸電子功能，以模擬PCB布局的特性，從而使自動(dòng)化過程更加輕松。

然而，自動(dòng)駕駛儀很難創(chuàng)建和設(shè)置，需要大量的時(shí)間和人力。由于這種困難，在設(shè)置過程中會(huì)丟失通過自動(dòng)化節(jié)省的時(shí)間。出于這個(gè)原因，許多制造商和PCB設(shè)計(jì)師正在研究自動(dòng)裝配器作為替代方案。通過嘗試集成機(jī)械和電氣CAD系統(tǒng)，簡(jiǎn)化制造過程，Autoplacers使自動(dòng)化過程更快。截至今天，自動(dòng)貼裝工具尚未在PCB制造業(yè)中獲得認(rèn)可。原因主要在于autoplacer和autorouter約束之間的區(qū)別：

? Autorouters ：路由約束主要取決于電路板的特性，可以在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境中輕松建模。這些屬性包括層數(shù)，軌道間距，連接距離和層方向。

? Autoplacers ：決定元件放置的約束可以通過機(jī)械考慮來驅(qū)動(dòng)。這些包括產(chǎn)品外殼的形狀，按鈕定位，散熱和拾取和放置優(yōu)化等人體工程學(xué)問題。

規(guī)定自動(dòng)裝配操作的限制不一定有任何關(guān)系與電路板設(shè)計(jì)，而是與產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這對(duì)設(shè)計(jì)人員來說意味著很大的開銷，因?yàn)樗麄儽仨毧紤]的不僅僅是PCB設(shè)計(jì)。雖然autoplacers可以大大超過自動(dòng)潤(rùn)滑劑加速制造過程，但這主要取決于優(yōu)化autoplacer約束管理。這就是新技術(shù)必須發(fā)揮作用的地方。

最近PCB設(shè)計(jì)技術(shù)不斷發(fā)展，并且隨之而來的是集成CAD系統(tǒng)的理念。由于autoplacers依賴于電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，因此需要在兩個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用約束的集成電氣和機(jī)械CAD系統(tǒng)，以使自動(dòng)裝配器更加高效。

隨著這些設(shè)計(jì)軟件選擇的轉(zhuǎn)變，autoplacers正逐漸成為自動(dòng)售貨機(jī)的更有效的替代品。從自動(dòng)布線器到自動(dòng)布線器的這種轉(zhuǎn)換有望為PCB設(shè)計(jì)過程帶來實(shí)實(shí)在在的好處。

4、高速能力

今天的世界節(jié)奏非?？?，要求人員和技術(shù)也快速發(fā)展。隨著歲月的流逝，我們希望事情變得更快 - 包括電子產(chǎn)品。為了使我們的設(shè)備能夠滿足日益增長(zhǎng)的速度需求，PCB技術(shù)需要相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。

高速PCB是設(shè)計(jì)人員的獨(dú)特主題，主要是因?yàn)楦咚貾CB的定義相對(duì)寬松。高速PCB的普遍認(rèn)可定義是信號(hào)完整性受電路布局影響的定義。這可能意味著不同的事情：

?數(shù)字信號(hào)：在數(shù)字PCB信號(hào)中，智能包含在數(shù)字脈沖中。因此，對(duì)信號(hào)完整性的影響可能表現(xiàn)為延遲或取消的數(shù)字信號(hào)。

?模擬信號(hào)：在高速模擬電路中，智能是信號(hào)的形狀。在這些情況下，信號(hào)完整性問題將表現(xiàn)為信號(hào)形狀的改變。

在這兩種情況下，信號(hào)完整性都會(huì)受到PCB內(nèi)部和周圍幾個(gè)因素的不利影響。這些包括PCB的電介質(zhì)，軌道的長(zhǎng)度，與其他信號(hào)的接近度和EMI等因素。許多高速設(shè)計(jì)人員都知道如何調(diào)整設(shè)計(jì)以緩解這些問題，但是新的方法正在不斷開發(fā)中，以及用于管理高速設(shè)計(jì)的新軟件工具。

了解更多有關(guān)當(dāng)前高速PCB設(shè)計(jì)技術(shù)的信息，請(qǐng)?jiān)L問我們的PCB設(shè)計(jì)資源頁面，閱讀有關(guān)高速布局技巧以及如何降低高速設(shè)計(jì)中EMI影響的文章

隨著高速功能對(duì)未來的需求持續(xù)高漲，專注于高速設(shè)計(jì)的印刷電路板創(chuàng)新將繼續(xù)受到需求。 PCB行業(yè)內(nèi)部人士預(yù)計(jì)，高速創(chuàng)新將繼續(xù)成為PCB未來的重要組成部分。

5、關(guān)注柔性PCB

PCB行業(yè)已經(jīng)是一個(gè)快速發(fā)展的行業(yè)，一些研究估計(jì)市場(chǎng)將從2016年的635億美元增長(zhǎng)到2021年的738億美元。然而，PCB行業(yè)中增長(zhǎng)最快的部分是靈活的多氯聯(lián)苯 - 預(yù)計(jì)到2020年將增長(zhǎng)到152億美元，到2022年增長(zhǎng)到270億美元。

在可穿戴電子產(chǎn)品，柔性顯示器和醫(yī)療應(yīng)用之間，靈活的技術(shù)正在推動(dòng)該行業(yè)越來越多地采用柔性和柔性剛性PCB。靈活的PCB技術(shù)已經(jīng)超過了剛性PCB的銷售增長(zhǎng)，這意味著未來看起來很光明。

那么為什么柔性PCB如此受歡迎？由于其靈活性，柔性PCB可以處理比剛性PCB更多的應(yīng)力和彎曲，甚至可以折疊以適應(yīng)笨拙的3D空間，使其適用于經(jīng)常發(fā)生彎曲的應(yīng)用。它們也往往非常輕薄，但仍然相對(duì)容易大批量生產(chǎn)。

幾個(gè)行業(yè)正在推動(dòng)柔性PCB的發(fā)展趨勢(shì)，包括：

LED照明：LED照明作為傳統(tǒng)白熾燈泡的明亮而節(jié)能的替代品而廣受歡迎。對(duì)于LED燈條照明，柔性是條帶長(zhǎng)度的關(guān)鍵，因此客戶可以彎曲條帶以滿足其需要。靈活的PCB帶來了這種必要的功能。

可穿戴技術(shù)：今天，可穿戴電子設(shè)備變得越來越流行，預(yù)計(jì)到2020年全球市場(chǎng)將達(dá)到306億美元。這些電子設(shè)備通常是嵌入式的進(jìn)入服裝和靈活的配件，如智能襪子，皮帶和腕帶。甚至一些運(yùn)動(dòng)頭盔現(xiàn)在也采用了傳感器，使用PCB來監(jiān)控沖擊和速度。靈活的PCB是這些應(yīng)用所必需的，無論是為了靈活性還是為了處理沖擊和振動(dòng)。

柔性顯示器：柔性顯示器多年來一直受到關(guān)注，但仍然很少見到由于制造成本高，因此尚未普遍使用。然而，一旦這些生產(chǎn)成本下降，靈活的設(shè)備有望成為移動(dòng)技術(shù)的下一個(gè)重點(diǎn)。能夠比典型的剛性設(shè)計(jì)更好地處理沖擊和應(yīng)力，柔性顯示器可能會(huì)導(dǎo)致靈活的智能手機(jī)和平板電腦。這可能要求設(shè)備中的所有其他設(shè)備也可以彎曲，包括PCB。

醫(yī)療儀器：到目前為止，醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)新主要集中在兩個(gè)技術(shù)趨勢(shì)：小型化和靈活性。靈活的PCB使醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員能夠通過在柔性基板上實(shí)現(xiàn)緊湊的電路來實(shí)現(xiàn)這兩者。柔性PCB也因其可靠性和生物相容性而受到青睞，因?yàn)樗鼈兊倪B接是一致的，并且它們的基材與人體組織接觸是兼容的。由于這些原因，柔性PCB已經(jīng)成為許多醫(yī)療設(shè)備的主流，并且被用于手術(shù)工具，植入式醫(yī)療設(shè)備，監(jiān)視器和傳感器。

由于其字面和圖形靈活性，軟板具有在整個(gè)行業(yè)中發(fā)現(xiàn)了多種用途，使其成為高需求產(chǎn)品。如果這種趨勢(shì)持續(xù)下去，PCB行業(yè)的人們可能會(huì)在不久的將來看到更多靈活的PCB設(shè)計(jì)需求。

6、可生物降解的PCBs

電子廢棄物，AKA電子廢棄物，是現(xiàn)代最大的環(huán)境問題之一。這類廢物包括電子產(chǎn)品，如電腦，筆記本電腦，電視，智能手機(jī)和家用電器，其中許多都包含既不可生物降解也不環(huán)保的部件。雖然電子報(bào)廢近年來越來越受歡迎，但隨著人們?cè)噲D找到擺脫舊電子產(chǎn)品的方法，電子垃圾仍然成為一個(gè)問題。

多氯聯(lián)苯是這個(gè)問題的重要組成部分。一些PCB材料不會(huì)很好地降解，并且經(jīng)常最終進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)，污染周圍的土壤。如果沒有妥善處理，PCB制造過程中使用的化學(xué)品往往對(duì)環(huán)境有害，這個(gè)問題更加復(fù)雜。

考慮到普通消費(fèi)者在整個(gè)過程中經(jīng)歷了多少電子產(chǎn)品。十年來，隨著行業(yè)趨向于短暫的電氣產(chǎn)品，這可能意味著大量拋出的PCB會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

有許多提出的解決方案可以解決這個(gè)問題，從大規(guī)模集郵到有組織的電子廢物收集服務(wù)。一些參與者甚至支持從電子廢物中提取貴金屬的想法，如鈀，銀，金，鎵和鉭，通過冶煉和精煉來重復(fù)利用它們。反過來，這將減少礦業(yè)公司為電子行業(yè)生產(chǎn)大量金屬的壓力。

當(dāng)談到PCBs時(shí)，一些科學(xué)家建議我們通過改變PCB制造工藝來解決污染問題。這意味著用更環(huán)保的替代品來切換傳統(tǒng)基材?？缮锝到獾幕哪壳罢谧屑?xì)研究，不需要有害的蝕刻化學(xué)品來完成組裝過程的替代品。

兩者都有助于減少整個(gè)電子行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響，并可能有助于降低裝配和制造成本。

PCB行業(yè)的其他未來發(fā)展

上面列出的PCB行業(yè)的改進(jìn)和創(chuàng)新并不是獨(dú)立的。許多其他潛在的創(chuàng)新都超出了技術(shù)范圍。

其中一個(gè)進(jìn)步是PCB作為主動(dòng)系統(tǒng)組件的想法。目前，PCB被用作電子設(shè)備中的連接組件，在有源組件之間中繼消息，因此整個(gè)設(shè)備可以工作。工程師們正在努力使PCB本身成為有源系統(tǒng)，減少PCB中的元件數(shù)量，同時(shí)保持功能。

其他進(jìn)步涉及這些創(chuàng)新之間的相互作用。例如，3D PE制造正在擴(kuò)展可用于電路的材料類型。這使得使用柔性和可生物降解的基底材料更加可行。通過結(jié)合使用這些創(chuàng)新理念，PCB設(shè)計(jì)人員可以完成令人難以置信的新設(shè)計(jì)，從而保持PCB行業(yè)的發(fā)展。