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

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。由于采用了先進的設(shè)計軟件和制造工藝，它們的生產(chǎn)率也比以往任何時候都高得多，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)計中，但現(xiàn)在全世界的設(shè)計師都可以使用。

隨著技術(shù)和消費者需求的增長和發(fā)展， PCB作為所有電子設(shè)備的基礎(chǔ)，PCB面臨著發(fā)展和增長的巨大壓力。隨著消費者推動更薄更快的設(shè)備，以及尋求改進功能的行業(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，消費者都在不斷推動新的和不同的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)測都會強烈關(guān)注以下幾個方面。

1、PCB板相機

板式相機，或稱為PCB相機，是直接安裝在電路板上的相機。這些PCB相機由鏡頭，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。這意味著這些相機足夠小，可以插入任何電子設(shè)備。

自推出以來，電路板相機發(fā)展迅速，照片和視頻成像以及耐用性是主要的改進領(lǐng)域?，F(xiàn)在，這些小型相機可以輕松拍攝高分辨率圖像和視頻。在未來幾年，板式相機有望進一步發(fā)展，為工業(yè)和消費電子產(chǎn)品創(chuàng)造強大的解決方案。

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

消費類電子產(chǎn)品：電路板相機在消費電子產(chǎn)品中發(fā)揮了很大的實用性，特別是在手持移動設(shè)備中。如今，智能手機，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。消費電子公司不斷推動更小，更強大的相機。

醫(yī)療器械：特別是小型相機已經(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?，F(xiàn)在使用的藥丸大小的相機可以被患者吞下，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攝像機尺寸太小，因此很容易隱藏在物體內(nèi)部，使它們成為一個很好的選擇。監(jiān)視用途。許多消費者，安全公司和組織使用這些小型攝像機監(jiān)視他們的家庭和企業(yè)的入侵者。隨著技術(shù)的進步，其監(jiān)控應(yīng)用也在不斷發(fā)展。

這些行業(yè)只是電路板相機如何使用以及未來趨勢如何發(fā)展的幾個例子。隨著時間的推移，電路板相機行業(yè)正朝著可定制的高品質(zhì)和耐用的板式相機發(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)勢包括：

?新型設(shè)計：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，同時仍然結(jié)合電子，光學(xué)和機械功能。這可以實現(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制造方法進行縮放以在大于任何可能的組件上進行打印。

?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誤的來源提高了整體準確性。雖然使用這種方法電路有時仍會失敗，但增加的自動化可降低故障的可能性，從而提高整體效率。

?環(huán)境友好型：由于對基板材料的類型沒有實際限制用于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，因為他們可以選擇低成本，可回收的材料。

由于這些優(yōu)勢，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)用目前相對有限，主要用于儀表，天線和傳感器，但大量研究正在擴展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)將迅速擴展。

3、PCB Autoplacers

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

然而，自動駕駛儀很難創(chuàng)建和設(shè)置，需要大量的時間和人力。由于這種困難，在設(shè)置過程中會丟失通過自動化節(jié)省的時間。出于這個原因，許多制造商和PCB設(shè)計師正在研究自動裝配器作為替代方案。通過嘗試集成機械和電氣CAD系統(tǒng)，簡化制造過程，Autoplacers使自動化過程更快。截至今天，自動貼裝工具尚未在PCB制造業(yè)中獲得認可。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械考慮來驅(qū)動。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)定自動裝配操作的限制不一定有任何關(guān)系與電路板設(shè)計，而是與產(chǎn)品設(shè)計。這對設(shè)計人員來說意味著很大的開銷，因為他們必須考慮的不僅僅是PCB設(shè)計。雖然autoplacers可以大大超過自動潤滑劑加速制造過程，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依賴于電氣和機械設(shè)計兩個方面，因此需要在兩個領(lǐng)域中應(yīng)用約束的集成電氣和機械CAD系統(tǒng)，以使自動裝配器更加高效。

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

4、高速能力

今天的世界節(jié)奏非?？欤笕藛T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的速度需求，PCB技術(shù)需要相應(yīng)地進行調(diào)整。

高速PCB是設(shè)計人員的獨特主題，主要是因為高速PCB的定義相對寬松。高速PCB的普遍認可定義是信號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：在數(shù)字PCB信號中，智能包含在數(shù)字脈沖中。因此，對信號完整性的影響可能表現(xiàn)為延遲或取消的數(shù)字信號。

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

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

了解更多有關(guān)當(dāng)前高速PCB設(shè)計技術(shù)的信息，請訪問我們的PCB設(shè)計資源頁面，閱讀有關(guān)高速布局技巧以及如何降低高速設(shè)計中EMI影響的文章

隨著高速功能對未來的需求持續(xù)高漲，專注于高速設(shè)計的印刷電路板創(chuàng)新將繼續(xù)受到需求。 PCB行業(yè)內(nèi)部人士預(yù)計，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)是一個快速發(fā)展的行業(yè)，一些研究估計市場將從2016年的635億美元增長到2021年的738億美元。然而，PCB行業(yè)中增長最快的部分是靈活的多氯聯(lián)苯 - 預(yù)計到2020年將增長到152億美元，到2022年增長到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，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，但仍然相對容易大批量生產(chǎn)。

幾個行業(yè)正在推動柔性PCB的發(fā)展趨勢，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。對于LED燈條照明，柔性是條帶長度的關(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)計到2020年全球市場將達到306億美元。這些電子設(shè)備通常是嵌入式的進入服裝和靈活的配件，如智能襪子，皮帶和腕帶。甚至一些運動頭盔現(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。

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)備有望成為移動技術(shù)的下一個重點。能夠比典型的剛性設(shè)計更好地處理沖擊和應(yīng)力，柔性顯示器可能會導(dǎo)致靈活的智能手機和平板電腦。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)新主要集中在兩個技術(shù)趨勢：小型化和靈活性。靈活的PCB使醫(yī)療設(shè)備設(shè)計人員能夠通過在柔性基板上實現(xiàn)緊湊的電路來實現(xiàn)這兩者。柔性PCB也因其可靠性和生物相容性而受到青睞，因為它們的連接是一致的，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。如果這種趨勢持續(xù)下去，PCB行業(yè)的人們可能會在不久的將來看到更多靈活的PCB設(shè)計需求。

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。雖然電子報廢近年來越來越受歡迎，但隨著人們試圖找到擺脫舊電子產(chǎn)品的方法，電子垃圾仍然成為一個問題。

多氯聯(lián)苯是這個問題的重要組成部分。一些PCB材料不會很好地降解，并且經(jīng)常最終進入垃圾填埋場，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)品往往對環(huán)境有害，這個問題更加復(fù)雜。

考慮到普通消費者在整個過程中經(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會對環(huán)境造成危害。

有許多提出的解決方案可以解決這個問題，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，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。可生物降解的基材目前正在仔細研究，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電子行業(yè)對環(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)的改進和創(chuàng)新并不是獨立的。許多其他潛在的創(chuàng)新都超出了技術(shù)范圍。

其中一個進步是PCB作為主動系統(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，同時保持功能。

其他進步涉及這些創(chuàng)新之間的相互作用。例如，3D PE制造正在擴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)計人員可以完成令人難以置信的新設(shè)計，從而保持PCB行業(yè)的發(fā)展。