印制电子产品:追忆似水年华

首先向普鲁斯特道歉,借用了他著作的书名作为这篇印制电子文章的副标题。作为一个在电子互联行业从业40多年的资深人士,我将以此为题来讨论一下世界电子产品制造,这个在过去一两年间最流行的话题之一。

印刷电子在2005年到2009年里聚集了大量的目光。显然,人们对之的兴趣是真实的,而且可以说是当之无愧的,但所使用的技术都不能算是新的。究竟什么是印制电路,以及从一开始我们为什么这么叫它们?可以发现,在印刷电路行业起源的时候,目前的一些技术当时都被称为小说、新的或革命性的。套用艾萨克牛顿爵士的一句名言:我们很幸运能站在这些“巨人”的肩膀上。

以下的简要技术和历史审视是从两部文献出发来探讨的。这两部文献都由美国政府印刷局(USGPO)出版,它们首先由国家标准局在1940年代中后期公布,标题分别是:印制电路技术,由Cledo Brunetti和Roger W.撰写。Curtis(国家标准局通知函468,1947年11月15日首次发行),以及印制电路的新进展(国家标准局出版杂192,1948年11月22日首次发行),这是由Brunetti博士编辑的,并且了汇集第一次印制电路板大会审议情况的信息和资料。

这两个很少被提及的,但显然具有里程碑意义的文献,包含了对电子电路制造业未来历史的指示。也许一开始,只是知道“印制”这个术语显然有双重含义,两篇文献都指导大家印制不只是导线,也是“电阻、电容、电感器以及它们组合出来的东西”。事实上,图1(印制电路技术图7)显示了模板印制工艺,这种方法今天仍在被用于印制电路元件上,包括导体、电阻缘材料和绝缘体。
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图1:模板印制1940年代首次被运用于印制电路板,在三分之二个世纪过去后仍是一个可行的方法。

虽然第一个晶体管是在贝尔实验室里制造出来的,同年,文献“走上街头”,那时的印制电路发明者还没有想到把晶体管放入他们的设计中,但是他们确实描述了如何把“电子管”互联,这正是晶体管的前身。总的来说,可以说在过去的时间里除了设备、材料和方法不可否认地被改变了,此外没有什么变化,电路的特点是非常少。

更有趣的也许是来自同一篇文献的图9(本文的图2),是一台印制电路印刷机。之后的文献,印制电路的新进展,其中一节总结了26种当时被用来设计或描述制造印制电路的方法。在第6种方法中,作者描述道“用银漆和普通的报纸印刷方法印制导体”。在文中,还描述了油墨的类型,“由金属银的胶体悬浮物,还有氧化银和其他有机物质组成,保持在绝对最低限度。多达70%的银可以有效使用...”,“导电涂层即使在110°C燃烧后仍可以使用。”

相似的话语今天又一次听到了,已经有六十多年了。为了完整起见,作者补充说:“以前用的原始的、很少用的方法,用铅笔在纸上画上高电阻线,这样的方法不应该被忽视。”他们得出结论,“这是可以想象的,具有更高含铅量的铅笔可能会被开发出来,这样不仅能画出导体,还可以画出电阻。”

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图2:电子电路的印制有着比人们一般认为的更悠久的渊源。这个“63岁”的图文清楚地说明了这一事实。

刚刚起步的电子产品制造时代,不切实际的空想也预见了用于非标材料设备的低温导电油墨配方的预期利润,并指出虽然“希望加入酚醛树脂和几乎其它所有塑料。”他们还将尝试用“纸张、木材、皮革、布料或其它可以承受不超过200°F温度的基础材料。”若有人听说了今天的印制电子产品,并了解产品信息,他应该从过去听清楚这些信息的反响。

当今对于印制电子产品的讨论,集中在卷到卷的生产过程中直接印制电路板的概念上。这种方法比现在开发商的认识有着更深的渊源。80年代,喷墨打印很快被应用于原型样品抵御铜包覆的柔性基地材料的印刷蚀刻。90年代初,催化碳粉在裸基材料上光栅印制的概念逐渐被淘汰。激光光栅印刷技术的发展也使得喷墨技术能够应用在半导体材料上,印制技术的开发的可能性,但当时仍处于萌芽阶段。

无论我们是称它们为印制电路、印制电子还是先进的集成印制电路,这些互连结构都有一个共同的祖先,它们在过去半个世纪就已奠定了基础。这确实是前辈留给我们的一笔财富和重要的遗产。虽然我们可能无法叫出这些有着先见之明的灵魂的名字,但是我们至少会记得,我们就是站在了这些巨人的肩膀上。

Joe Fjelstad,Silicon Pipe Inc的创始人,硅管的公司的创始人,是一家在电子互连和封装技术创新领域的国际权威机构,拥有已发表和待发表的美国专利150多个。他是“柔性电路技术”的作者,同时是“芯片级封装的现代电子”和其它技术论文的作者、合著者和编辑。他经常召开印刷电路板、柔性电路和芯片封装技术的行业研讨会。联系Joe,请点击这里

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