来源 | 电子工程世界这些年电子技术的发展速度惊人今天拆解几个上世纪的计算器揭秘90年代晶圆直焊PCB的硬核工艺。这两个都是90年代非常经典的电子记事本/掌上组织器Electronic Organizer当时算是一种很流行的“前智能手机”工具主要给旅行者、学生或商务人士使用功能比普通计算器丰富很多但远不如今天的手机。卡片是夏普计算器原来带的英文翻译过来的意思是 放下你的忧虑即使怀疑和沮丧包围着你希望和解脱变得黯淡也要记住有人告诉你要把所有的忧虑都交给他。Casio JD-5000 My Magic Diary卡西欧 我的魔法日记也是90年代大概1990–1995年左右的产品明显走青少年/儿童/少女路线充满卡通和趣味感。主要功能包括电话簿 / 生日管理日程表Schedule备忘录 / 数据世界时间计算器特别有趣的功能Fortune Telling占卜/算命、Matchmaker配对/恋爱测试、Secret密码隐藏区还有可爱的留言显示、魔法日记风格界面。整体设计非常梦幻、粉嫩键盘布局也更像玩具90年代很多女生会把它当“电子日记本”或“秘密笔记本”来玩。电池是两颗CR2032的纽扣电池。这一台是Sharp EL-6330 Travel Organizer 600夏普旅行管理器6001992年左右推出的型号定位是旅行者专用电子记事本。主要功能包括电话簿Telephone Directory世界时钟 家乡时间World / Home Time日程表Schedule备忘录Memo基本计算器 货币/单位换算Calc/Conv比较商务/实用风适合大人或经常出差的人用。用两颗CR2016纽扣电池一颗主电源、一颗备份。夏普的翻盖上方有世界时间型号EL-6330 3V电池0.003W功率两个CR2016电池。卡西欧这边明显要比夏普功能多一些。两块计算器的底壳与盖板。夏普盖子好像还有签名与电话两个都打开后壳两个电池仓其中一粒使用贴纸盖住就是让更换一颗电池另一个是用来存储数据不要两颗一起取下来那样之前存储的电话记事本都会清除。卡西欧这边电池旁边有个开关打开后才可以取出电池。标签的意思此电池为存储器供电。至少每三个月更换一次。更换此电池时请撕下此贴纸。这个夏普也是存储电池请查看背部说明。先拆卡西欧吧打开后壳居然还有两颗芯片而不是牛屎拆过好多计算器大部分都是牛屎颗粒。这台内部结构非常典型90年代初Casio低功耗电子记事本的设计整体做工精致但很简单适合低成本量产。上盖内部蓝色的塑料壳内侧喇叭/蜂鸣器圆形带铜线的那块这是经典的压电蜂鸣器piezo buzzer用来发报警声、按键音、闹钟、占卜时的“叮叮”声或可爱提示音。线很细直接焊在主板上。螺丝孔、卡扣位和定位柱壳体设计得很紧凑防止晃动典型的翻盖式掌上设备结构。LCD柔性排线连接区金色这是连接主板和液晶屏的FPC排线柔性电路板很常见容易因折叠老化而接触不良。蜂鸣器是那种很老的压电蜂鸣器。电池上的那个开关也是有触点可能是打开这个电池就自动切换另一个电池供电了。黑色这块很像是散热有点像石墨烯散热那种。我去长见识了果然散热片下面才是真正的处理器。这是裸芯片封装Chip-on-Board, COB 或 glob-top封装也叫环氧树脂滴胶封装90年代初Casio很多低成本电子记事本、计算器、PDA都用这种方式芯片die硅片核心直接焊在PCB上。用黑色环氧树脂epoxy resin滴胶覆盖保护die防止氧化、灰尘、静电和机械损伤。外面不包传统塑料外壳像现代IC的黑方块而是直接“滴”一层黑胶这个方方正正、表面有点反光/蓝紫色虹彩的黑色块。四周的细密“栅栏”其实是引线框架lead frame 或 bonding pads 的外露部分连接到PCB走线。左边大芯片Toshiba TC531000 系列 Mask ROM掩膜只读存储器完整标记TC531000BA 或类似变体照片显示 TC531000IA / TC5313100BA 等但核心是 TC531000 家族Toshiba TC531000 / TC531001 是 1Mbit (128K × 8 bit) CMOS Mask ROM也就是 128KB 的只读固件存储器。这是工厂在芯片制造时就把程序“烧”进去的ROM不能改写。Casio 把整个固件操作系统 所有功能代码电话簿、日程、计算、占卜、Matchmaker、秘密模式、显示消息等都放在这里。封装28-pin DIP 或 SOP照片里是标准28脚塑料封装。日期码/批次C067可能是1993年第6周或类似、93221993年第22周生产。右边大芯片Sanyo LC3564 系列 Static RAM静态随机存储器标记LC3564AM QM 或 LC3564 357-照片里 LC3564AM 后有 357M-85 或类似。Sanyo现ON Semiconductor部分产品线LC3564 是 8K × 8 bit 64Kbit8KB 的低功耗SRAM。访问时间后缀如 -85 表示85ns。封装也是28-pin DIP/SOP。作用用户数据RAM。存放你输入的电话簿条目、日程、备忘录、秘密区内容、世界时间设置等。电池备份CR2032备份电池就是保这个RAM不丢数据。再来看这个处理器。左边部分对应底部电池位置。是一个开关。只要更换电池就会打开这个开关切换备用电源吗。我也是这么理解。还有一个复位按钮。白色塑料贴纸作为电池绝缘。芯片看引脚图左右上方的引脚直接连接到屏幕上了。取下上层板可以看到芯片是直接焊接在晶圆吧。特别细的引脚。第一次看到这种链接方式引脚焊接在晶圆上。。。四方的晶圆内部就看不到连接点了很细很细的引脚。这颗芯片应该是直接负责屏幕的显示。屏幕反过来已经老化严重但是按键磨损很轻毕竟三十多年前的产品屏幕老化很正常。取下按键看到这种触点通过按键的导电胶来确认按键。屏幕应该是没有背光的没看到任何灯光元件背部那颗芯片直接贴在屏幕的玻璃上有助于散热吧。按键的背部是这种硅胶按键底部预先模压出一个小圆柱/半球状的黑色导电凸起直径通常2–5mm常见3–3.5mm。按下时这个黑粒直接压在PCB的金色电极你看到的椭圆/圆形对电极上桥接两个电极 → 电路导通。再来看另一个也是有蜂鸣器背部的海绵已经老化的一动就散了。屏幕排线已经发黄。一个蜂鸣器后壳中间一块结构用于按压时候不会对后壳变形。这个做工就不去上一个右边电池附近的元件感觉像是手工焊接焊点非常大。主芯片是 LH5168SHN-T或写作 LH5168SHN-T由 Sharp夏普 制造。它是一颗 CMOS 静态随机存取存储器Static RAM简称 SRAM具体规格如下容量64Kbit8K × 8 bit即 8192 字节组织方式8,192 字 × 8 位封装28 引脚 SOPSmall Outline Package贴片型从照片看是 450-mil 宽的 SOP-28电池左上角的按键复位按键。牛屎颗粒旁边一颗小晶振。取下来主板这个功能也没有上一个多不是全键盘。只有右上角6个功能按键主要是计算器功能。这个键盘跟上一个不一样上一个是圆形这个像是叶子中间触点往外外面往内部交叉。屏幕上已经有很多灰尘用手碰一下厚厚一层上一个密封比这个要好多了。拆下来的螺丝还有这个标签。拆的不过瘾再来两个还是他两家的对比夏普与卡西欧。左边的是 Sharp EL-509L科学计算器右边的是 Casio FC-100V金融顾问计算器。Sharp EL-509L左边那个深蓝色类型科学计算器Scientific Calculator带 Advanced D.A.L.Direct Algebraic Logic直接代数逻辑支持输入类似纸笔的表达式。年代大约1990年代中期到后期约1996年左右中国产版本。主要功能基本科学运算、三角、指数、对数、分数、统计1-2变量、随机数、角度转换度/弧度/梯度、超函数hyp、常数π/e等。函数数量约150个。显示2行显示上行显示表达式约12字符下行显示结果10位2位指数。电源通常2颗LR44纽扣电池部分类似型号用太阳能电池混合但这个是纯电池。Casio FC-100V右边那个银灰色 Financial Consultant类型专业金融计算器Financial Calculator专为MBA、金融、会计、投资学生/从业者设计。年代2000年代中后期推出FC-100V是经典款后来有FC-100V-2升级版。主要功能时间价值复利、年金、现金流NPV/IRR、债券计算、折旧、成本-销量-利润分析、统计包括回归、5变量求解、日期计算等。支持4行全点阵显示便于参数滚动编辑。显示4行点阵LCD更清晰参数显示友好102位精度。电源1颗AAA电池R03寿命很长约1-2年或17000小时。两个计算器的内壳后盖内侧功能表/快速参考表这是经典设计Sharp 把常用示例印在内盖上Casio 则把符号列表和模式恢复说明印在内盖上方便用户快速查阅而不用翻手册。先来拆卡西欧大黑色圆形“穹顶”物体中央那个黑球/黑帽照片最显眼是 Chip on Board (COB) 封装的主芯片/ASICApplication-Specific Integrated Circuit。Casio 在很多中低端计算器尤其是金融/科学系列用这种黑胶滴封方式把 CPU ROM RAM LCD 驱动 键盘扫描 等功能集成到一个裸 die 上然后用环氧树脂滴胶保护。为什么是圆形穹顶滴胶固化后自然形成半球形防潮、防尘、防止逆向工程看不见 die 标记。功能处理所有金融计算NPV、IRR、年金、摊销等、4行点阵显示驱动、按键输入、蜂鸣器驱动等。Casio 自己设计不对外公开型号。LCD 连接部分的内部视图重点展示了 LCD 与主板之间的连接方式以及电池仓、主板局部。银灰色/灰色条纹扁平带LCD 下方那条“梳子”状排线带横纹这就是经典的 Zebra Connector也叫 Elastomeric Connector、导电橡胶条、斑马条、硅胶导电条T101晶振陶瓷谐振器给芯片提供时钟信号。通常 4-8 MHz 左右计算器常见值让机器正常运行和计时。小方块电容C1~C11 等滤波 去耦 升压用。AAA 电池 1.5V要升到 3V 驱动 LCD 和芯片这些电容帮稳压和滤噪声。D1二极管防电池接反烧芯片。KI / KO 焊盘键盘矩阵线输入/输出连按键。SP / SP-蜂鸣器焊点按键音用。RESET复位点短接清内存。BT / BT-电池焊点。P9 / P20 等电源或测试点。下面没芯片、没大元件就焊盘 走线 标记。背面基本是用来测电压、调试、质检的。这个最后装上电池显示非常完美成色几乎99新可以留下来使用。最后拆的这个夏普计算器两颗LR44电池已经有绿色锈迹。后壳一个复位按键。打开后壳除了牛屎芯片简单的除了一个C1一个R1没有元件了。右上角还有一个C2电容牛屎上半部分供屏幕显示下半部分按键这个LR44我昨天去买了两颗8毛一颗回来安装上以后屏幕是显示不全的应该是屏幕连接的排线有问题所以显示不全毕竟已经是30多年前的计算器留着没啥用直接丢了卡西欧计算器是屏幕完好的留着使用其他的都已经丢了。就这样吧若分析有错的地方欢迎指出。------------END------------瑞萨MCU在低功耗应用中延长电池寿命方案RTOS任务通信队列 Queue 的本质51单片机教父如何让全球80%的8051都姓了STC