Innovatori e pietre miliari nella storia dei PCB

Introduzione

I componenti elettronici moderni sono tutti alimentati da circuiti stampati. Una tecnologia incredibilmente utile che ha cambiato per sempre il modo in cui vengono assemblate le parti elettroniche. Con lo sviluppo dei PCB, si sono sviluppati anche numerosi innovatori e pietre miliari chiave. PCBTok vi racconterà la storia dei PCB, come sono stati inventati e come la tecnologia si è evoluta fino a fornirci ciò che abbiamo oggi.

Cosa sono i circuiti stampati (PCB)?

Una scheda a circuito stampato è una scheda non conduttiva, ovvero una scheda sottile. Ha linee conduttive, solitamente in rame stampate o incise su di essa. Sulla scheda, si montano componenti elettronici. I componenti sono collegati con le tracce di rame che li collegano insieme. Queste parti sono fili su un PCB per connettersi (o formare un circuito completo). Le connessioni elettriche fluide e la comunicazione tra i componenti attraverso questa struttura semplificano il funzionamento del dispositivo.

A cosa servono i PCB?

Quasi tutti i dispositivi elettronici hanno PCB! La funzione di base del PCB è quella di abilitare una semplice azione in un dispositivo elettrico. Costruirlo spazza i percorsi attraverso cui possono essere condotti elettricità e segnali. Tutti i dispositivi, compresi gli smartphone, computer e sistemi di intrattenimento, utilizzano PCB. I PCB sono fondamentali per un radio, televisione e console per videogiochi per funzionare. Senza di loro l'elettronica moderna non esisterebbe.

Persone con impatto diretto sulla storia dei PCB

Diverse menti brillanti, il cui lavoro ha avuto un impatto diretto sulla storia dei PCB, hanno fatto la storia dei PCB. E queste sono le persone che hanno contribuito a creare alcune delle più importanti tecnologie PCB. Ogni persona ha svolto la sua parte nel cambiare l'elettronica come la conosciamo oggi, dai primi concetti alle grandi innovazioni.

• Alberto Hanson

Nel 1903, l'inventore tedesco Albert Hanson fece una grande scoperta. Sui pannelli isolanti, utilizzò conduttori a lamina piatta per sviluppare un semplice circuito stampato. Fu un tentativo di mantenere semplici le connessioni dei fili nell'elettronica. Tale formato primitivo di connessione fornisce un passo avanti verso i moderni PCB. Hanson rese l'elettronica più semplice e affidabile. La cosa più importante fu il suo lavoro che introdusse importanti caratteristiche come l'uso di attraverso i fori per la costruzione e i conduttori su entrambi i lati, che ora avranno ripercussioni sul modo in cui vengono progettati oggi i PCB.

• Thomas Edison

Ha migliorato le prime idee di PCB nel 1904. Per renderle più durevoli e meno flessibili, ha placcato i conduttori su carta di lino. Quest'ultimo passaggio è stato essenziale per il potenziale futuro del PCB multistrato. I conduttori e gli isolanti lavorati che Edison aveva dedicato a loro hanno contribuito a dare forma ai moderni progetti di PCB. Ha sviluppato materiali per proteggere dai cortocircuiti nell'elettronica che sono più sicuri e affidabili. Mentre il PCB è stato più tardi, analogie di ciò che ha causato la nascita del PCB in primo luogo, sorgono con l'innovazione di Edison nell'ingegneria elettrica che ora getta le basi dell'attuale progresso dei circuiti.

• Arthur Berry

Nel 1913, Arthur Berry salvò un passaggio importante nella progettazione dei circuiti. Tra i suoi brevetti c'era un metodo per incidere il metallo per disegnare circuiti. Berry usò un resist per fermare il taglio nel metallo, quindi incise via le parti indesiderate. Ridusse il numero di fratture e migliorò la precisione. Fondamentale per la moderna produzione di PCB, la sua tecnica era il metodo di stampa e incisione.

• Massimo Scuoppo

Questo brillante inventore diede un contributo fondamentale alla tecnologia PCB nel 1916. Ricevette un brevetto per la spruzzatura a fiamma di metallo su una scheda attraverso una maschera modellata.

• Carlo Duca

Ha dato un contributo importante alla tecnologia del PCB nel 1925. Successivamente ha brevettato un metodo per galvanica schemi di circuito. Il rivestimento elettrico è ottenuto con questo processo. Nel 1927 Ducas fece un altro passo avanti. Direttamente sulle schede stampò fili usando uno stencil e inchiostro conduttivo. Su una superficie isolata, questo metodo produsse un percorso elettronico chiaro. Attraverso la posa delle basi per i moderni circuiti stampati, fu in grado di ottenere tutto questo. Ducas concepì anche i progetti multistrato che consisterebbero nel collegamento di schede in serie.

• Paolo Eisler

Fu l'inventore del moderno circuito stampato. Prima della seconda guerra mondiale lasciò l'Austria e si trasferì in Inghilterra. Utilizzando le sue capacità di stampa, Eisler stampò circuiti su schede. Questa procedura sostituì il lento metodo di saldatura manuale dei fili. Il primo utilizzo dei suoi PCB fu nelle radio durante la guerra. Inglesi e americani avevano molto da ringraziare per l'invenzione di Eisler. L'elettronica che utilizziamo oggi è stata tutta creata dal suo lavoro.

• Giovanni Sargrove

Era un ingegnere britannico che ha lavorato su circuiti stampati. Nato nel 1906, John Adolphe Szabadi era il suo nome originale. Nel 1938, cambiò nome. La spruzzatura di metallo sulla bachelite era qualcosa con cui stava sperimentando mentre era al British Tungsram. Gli intestini escissi furono dotati di architettura per formare resistenze, condensatori, e connessioni elettriche su una superficie mentre questo processo aveva luogo. Il suo lavoro fu pionieristico per il PCB universale. Il lavoro di Paul Eisler nel 1943 diede il via alle tecniche di Sargrove, e furono usate per far progredire la progettazione dei circuiti, prima che il costo e la facilità di produzione rendessero più fattibile la produzione di componenti elettronici complessi.

I primi PCB

In precedenza, questo circuito era cablato su un telaio metallico con isolanti. Si trattava di circuiti enormemente grandi, pesanti e fragili. Erano anche costosi e richiedevano molto tempo per essere realizzati. Nel 1943 Paul Eisler aveva inventato il primo semplice PCB rigido. Il suo progetto eliminò le connessioni dei fili, rendendo l'elettronica più efficiente e compatta. Questo metodo fu rapidamente adottato dagli ingegneri che contribuirono a sviluppare i moderni PCB che utilizziamo oggi, più leggeri e molto più stabili.

La storia dei PCB

I PCB sono un argomento affascinante da cui imparare la storia e come sono passati dalle loro origini a come sono diventati la spina dorsale dell'elettronica moderna. Di seguito sono riportate le pietre miliari chiave che hanno contribuito a definire la tecnologia dei PCB di decennio in decennio. Imparerai come i PCB hanno rivoluzionato i circuiti elettronici dai primi esperimenti ai design multistrato di oggi.

1879-1900 – L’età dell’oro

Questo periodo è quello in cui le persone hanno sperimentato una rapida crescita in termini di crescita industriale e tecnologica. Nelle città e nelle aree rurali che erano collegate a una rete elettrica, l'elettricità ha sostituito il petrolio e il carbone al suo arrivo. Sono stati sviluppati il ​​telefono, la lampadina e la macchina fotografica. I PCB non si erano ancora sviluppati realmente, tuttavia, i progressi nell'energia elettrica durante questo periodo sono stati vantaggiosi per l'avvento dei PCB. Questi sviluppi critici alla fine del XIX secolo sono stati le origini di molte, molte delle attuali tecnologie.

1925 – Il primo progetto di circuito stampato

L'inventore americano Charles Ducas brevettò il design del primo circuito stampato in quel periodo. Creò un percorso elettrico applicando inchiostro conduttivo su una superficie. Era ricoperto di isolante e con uno stencil. Ciò rappresentò l'inizio dell'idea di "circuiti stampati". Il lavoro di Ducas fu la base per i moderni circuiti stampati. Ad esempio, include i primi suggerimenti di schede multistrato. Il suo primo passo della sua invenzione fu quello di sostituire il cablaggio tradizionale con circuiti stampati. Oggi è una tecnologia fondamentale dell'elettronica moderna.

1936 – Il primo circuito stampato in una radio

Fu allora che venne progettato e assemblato il primo PCB. Questo PCB venne utilizzato per montare una radio per le comunicazioni di guerra. Era un ingegnere austriaco che lavorava nel Regno Unito. Inventò qualcosa che cambiò l'elettronica rendendola più piccola e più efficiente. Fu utilizzato nelle miniere navali tedesche nel 1941. Il primo utilizzo dimostrò quanto fosse utile la tecnologia per entrambi militare e cose di tutti i giorni.

1943 – Eisler brevetta il design avanzato dei PCB 

Dopo aver sviluppato il primo PCB per una radio, lavorò con Henderson e Spalding. Ottenne i fagioli che gli investitori investirono nella sua idea tramite una nuova società chiamata Technograph. Sfortunatamente, sfortunatamente, Eisler perse i suoi diritti sulla sua invenzione a causa di un errore contrattuale. Tuttavia, riuscì a ottenere tre importanti brevetti per una serie di applicazioni diverse. Uno di questi brevetti è incisione dei circuiti sul foglio di rame su un substrato non conduttivo rinforzato con vetro. I suoi PCB furono ampiamente utilizzati nell'elettronica aeronautica dopo la seconda guerra mondiale. Sfortunatamente poche aziende uscirono con i loro brevetti Technograph, da qui, difficoltà finanziarie. Eisler si dimise nel 1957.

1944 – Collaborazione militare sulla tecnologia PCB

Sponsorizzati dagli Stati Uniti e dalla Gran Bretagna, i fusibili di prossimità vengono sviluppati per uso militare. Durante la seconda guerra mondiale questi fusibili erano essenziali per mine, bombe e proiettili di artiglieria. Iniziò a essere ampiamente utilizzato intorno al 1943. Ma ciò di cui aveva bisogno era un circuito elettronico che potesse sopportare molta forza. La Centralab Division della Globe Union propose una soluzione. Utilizzarono una piastra di ceramica con vernice metallica stampata su di essa per i circuiti. Aveva funzionato e aveva portato a un brevetto classificato assegnato alla Globe Union.

1948 – La tecnologia PCB viene rilasciata al pubblico

La tecnologia PCB è stata pubblicizzata dall'esercito degli Stati Uniti. Questa release ha aiutato il rapido sviluppo dell'elettronica. Questo progresso è stato guidato in parte da Harry W. Rubinstein. Nel 1984 ha ricevuto il premio Cledo Brunetti per il suo lavoro iniziale. Inoltre, Rubinstein è stato riconosciuto dall'Università Wisconsin-Madison per le sue innovazioni. Il lavoro prevedeva la stampa di componenti su un substrato comune. Lo sviluppo di circuiti integrati richiedeva questo.

Anni '1950 – Introduzione dei transistor

Il mercato dell'elettronica è cambiato con l' transistor. Hanno anche reso i dispositivi più piccoli e più affidabili. Questo sviluppo ha reso facile incorporare semplicemente i circuiti stampati (PCB). La tecnologia PCB è stata lanciata per la prima volta in commercio negli Stati Uniti nel 1948. I PCB sono entrati nell'uso comune in elettronica di consumo negli anni '1950. Ciò è avvenuto grazie al processo Auto-Sembly. Nelle radio domestiche, Motorola aprirono la strada ai circuiti placcati. Per questo, investirono 1 milione di dollari in sei anni. Nel novembre 1952, Hallicrafters introdusse anche un prodotto a circuito stampato: una radiosveglia.

Dagli anni '1950 agli anni '1960 – Pannelli bifacciali e resistenza alla corrosione

Nel frattempo, il progresso nella stampa di circuiti stampati era stato piuttosto significativo in questo periodo. Invece, divennero bifacciali con i componenti desiderati su un lato e la stampa sull'altro. I nuovi design furono realizzati con piastre di zinco. Ciò conferisce loro una maggiore resistenza alla corrosione. Ha contribuito a evitare danni nel corso del tempo. Sebbene questi progressi fossero stati fatti, molti settori continuarono a utilizzare metodi di chassis punto a punto. Utilizzato in TV e ciao fi fino alla fine degli anni '1960. I PCB cercavano di ridurre il design in termini di dimensioni, peso e costi. Le cose erano un po' diverse nel 1960. In quel periodo, si poteva vedere una radio che utilizzava 1 PCB. Una TV poteva avere più PCB per funzionare. I cavi dei componenti venivano inseriti in fori praticati foro passante costruzione e assemblaggio assemblaggio.

Anni '1960 – L'era dei circuiti integrati e dei PCB multistrato

In tempi antichi, circuiti integrati ha cambiato per sempre il design elettronico. Quei chip di silicio contengono migliaia di componenti su un singolo chip. Di conseguenza, i dispositivi sono diventati più veloci e affidabili. Le schede a circuito stampato hanno dovuto adattarsi per far entrare questi IC. Ora c'erano molti più conduttori e strati. I PCB diventano più piccoli man mano che i chip IC diventano più piccoli. Le connessioni di saldatura sono diventate più difficili. Con il progredire dell'elettronica è aumentata la necessità di una maggiore precisione.

Anni '1970 – Confusione tra PCB e bifenili policlorurati

Durante questo periodo, bifenili policlorurati vengono confusi con i circuiti stampati. Ciò ha fatto sì che le persone si preoccupassero per la loro salute e per l'ambiente. Per evitare ciò, vengono utilizzate schede a circuito stampato o PWB al posto dei PCB. Ciò ha cambiato le cose e si sono verificati meno malintesi. I bifenili policlorurati sono stati eliminati gradualmente nel corso degli anni '1990, per fortuna, e il cambio di nome è durato fino ad allora. La fiducia del pubblico si basava su una terminologia chiara.

Dagli anni '1970 agli anni '1980 – Sviluppo della maschera di saldatura

È diventato importante per i circuiti stampati (PCB). Ciò ha contribuito a ridurre la traccia del rimorchio e la corrosione dei componenti. I moderni rivestimenti conformi sono simili ai composti epossidici utilizzati all'inizio. In seguito, il polimero sottile maschere di saldatura sono stati sviluppati. La saldatura è diventata più semplice e il bridging tra i circuiti è stato soppresso da queste maschere. L'innovazione è stata in grado di sviluppare progetti di circuiti più densi. Alla fine, sono stati realizzati rivestimenti polimerici foto-immaginabili. Potevano essere incisi sui circuiti e successivamente modificabili tramite esposizione alla luce.

Anni '1980 – La tecnologia a montaggio superficiale (SMT) rivoluziona l'assemblaggio dei PCB

È emersa una nuova tecnologia di assemblaggio: SMT, o tecnologia di montaggio superficiale. Prima di allora, tutti i componenti del PCB avevano fili conduttori per interfacciarsi con l'esterno. Quindi questi fili venivano saldati nei fori nei PCB. Questi fori riempivano lo spazio che veniva utilizzato per il routing del circuito. Con SMT, dove i componenti possono essere saldati direttamente, questo è cambiato. Ciò significava che non erano necessari fori. La nomenclatura originale di SMT era "montaggio planare", come dimostrato da IBM nel 1960. In seguito, la NASA ha adattato questo design nel suo Launch Vehicle Digital Computer. SMT ha contribuito a migliorare lo standard del settore. Ha aumentato le prestazioni e i costi di produzione sono stati ridotti.

Anni '1990 – Il ruolo del software CAD/CAM nella miniaturizzazione dei PCB

I PCB hanno iniziato a ridursi di dimensioni. Il motivo è stata la diffusione del software CAD/CAM. È un software che puoi usare per progettare PCB in modo semplice e rapido. Molti passaggi di progettazione sono automatizzati. Rende possibile realizzare progetti con componenti più piccoli e più corti. Nel frattempo, i fornitori aggiornano i loro dispositivi. Operare su efficienza e basso consumo energetico sono il loro obiettivo. Cercano anche maggiore affidabilità e costi inferiori. I PCB diventano ancora più piccoli attraverso connessioni più piccole. Questa tendenza alla miniaturizzazione continua a influenzare il settore che conosciamo oggi.

Anni 2000 – PCB multistrato e flessibili

I PCB sono cambiati molto. Sono diventati più piccoli e più leggeri. Una maggiore complessità deriva dall'enorme aumento del numero di strati. Durante questo periodo, i multistrati e PCB flessibili è venuto a essere. Con questi design, molti dei tuoi dispositivi elettronici offrono più funzionalità. Aggiungendo dimensioni, ma il più possibile senza. Inoltre, riducono i costi. I PCB sono in grado di adattarsi a piccoli spazi e hanno design flessibili.

I circuiti stampati che tutti conosciamo oggi

Ora i circuiti stampati hanno una nuova reputazione. Non hanno più la reputazione di PCB chimici. Ora puoi semplicemente chiamarli PCB. I circuiti stampati e i circuiti stampati sono usati comunemente nel settore. Ma i circuiti stampati sono già popolari. I PCB continuano a evolversi e a diventare sempre più minuti e complicati. PCB rigido-flessibili sono ora ampiamente utilizzati. In questo design, i suoi strati rigidi e flessibili sono combinati. Quindi, i PCB rigidi-flessibili sono più sottili e possono essere inseriti in spazi ristretti.

Il futuro e la tendenza del mercato PCB

Si prevede che la dimensione del mercato raggiungerà i 76.12 miliardi di USD. In effetti, potrebbe raggiungere i 93.87 miliardi di USD entro il 2029. Ciò significa che l'azienda crescerà del 4.28 percento all'anno. Ci sono diversi fattori di crescita. Innanzitutto, le persone utilizzano dispositivi elettronici. In secondo luogo, la tecnologia si sviluppa. In terzo luogo, c'è un aumento delle richieste di connettività globale. L'industria dei PCB è pronta per una ripresa nel 2023, in calo rispetto all'anno scorso. Ciò sarà guidato dalle innovazioni.

Domande frequenti sulla storia dei PCB

• Come è avvenuto il passaggio del PCB dal mondo militare a quello dei consumi?

Tutto iniziò dopo l'attacco di Pearl Harbor nel dicembre 1941. Una migliore comunicazione avrebbe potuto aiutare l'esercito statunitense a imparare. Nella seconda guerra mondiale, infatti, scoprirono un dispositivo britannico noto come spoletta di prossimità. Il dispositivo poteva far sì che i proiettili di artiglieria colpissero i bersagli con precisione. Ma negli anni '1970 erano ampiamente fondamentali per tutti i tipi di computer e gadget domestici. Quasi tutti i dispositivi elettronici che utilizziamo oggi contengono PCB. Cioè, quanto si sono evoluti dalle loro radici militari.

• Quali sono le tendenze attuali nella tecnologia PCB?

Il PCB è un settore in rapida evoluzione. La stampa 3D sta già avendo un impatto. Il modo in cui vengono prodotti i PCB sta cambiando grazie a questa tecnologia. Il lavoro futuro potrebbe concentrarsi su materiali eco-compatibili come i circuiti stampati in carta. Minore I progetti, con maggiore capacità, saranno anche oggetto di attenzione da parte dei produttori. Chip integrati e dovresti vedere più schede in plastica stampata con componenti incorporati. Nei prossimi anni, queste tendenze vedranno una crescita nel settore dei PCB.

• Qual è la storia dell'incisione dei PCB?

L'incisione dei PCB risale al 1913. Arthur Berry, inventore inglese, brevettò la stampa e l'incisione. Mostrò come realizzare circuiti incidendo il metallo. Illustrò anche come mettere uno strato di resistenza sul metallo e poi inciderlo. Questo era molto meglio del taglio, dove gli angoli erano così affilati.

• Perché alcuni PCB sono neri?

La maschera di saldatura conferisce il colore al PCB. Le maschere di saldatura sono state utilizzate dai produttori per proteggere le tracce di rame. Previene l'ossidazione o la ruggine e impedisce la formazione di ponti di saldatura. Ci sono molti colori tra cui scegliere, ma il verde è il più popolare. Sono anche popolari in nero. Ci sono produttori che producono PCB neri per alcuni prodotti elettronici speciali. Prendiamo ad esempio i produttori di schede madri per computer che utilizzano colori diversi sui loro prodotti. Una scheda madre da gioco di fascia alta potrebbe essere Nero, l'estremità inferiore potrebbe essere green. Non è il colore del PCB che conta: non influisce sulla qualità o sulle prestazioni.

Conclusione

Per riassumere, abbiamo discusso la storia dei PCB e la storia dei PCB. Hai imparato cosa sono i PCB e come vengono utilizzati nell'elettronica moderna di oggi. Parli di personaggi chiave come Charles Ducas e Paul Eisler, pietre miliari importanti, dall'invenzione del design del circuito stampato. Un altro punto chiave è il progresso della tecnologia come la tecnologia di montaggio superficiale e i PCB flessibili. Inoltre, questo articolo di PCBTok copre anche esplora come si svilupperà il futuro dei PCB e fornisce risposte alle domande più frequenti.