Όπως πολλές άλλες μεγάλες εφευρέσεις σε όλη την ιστορία, τοπλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB)όπως το γνωρίζουμε σήμερα βασίζεται στην πρόοδο που έχει σημειωθεί σε όλη την ιστορία.Στη μικρή μας γωνιά του κόσμου, μπορούμε να ανιχνεύσουμε την ιστορία των PCB για περισσότερα από 130 χρόνια, όταν τα μεγάλα βιομηχανικά μηχανήματα του κόσμου μόλις ξεκινούσαν.Αυτό που θα καλύψουμε σε αυτό το ιστολόγιο δεν είναι η πλήρης ιστορία, αλλά οι σημαντικές στιγμές που μετέτρεψαν το PCB σε αυτό που είναι σήμερα.
Γιατί PCB;
Με την πάροδο του χρόνου, τα PCB έχουν εξελιχθεί σε εργαλείο βελτιστοποίησης της κατασκευής ηλεκτρονικών προϊόντων.Αυτό που κάποτε ήταν εύκολο να συναρμολογηθεί με το χέρι έδωσε γρήγορα τη θέση του σε μικροσκοπικά εξαρτήματα που απαιτούσαν μηχανική ακρίβεια και αποτελεσματικότητα.Πάρτε ως παράδειγμα τους δύο πίνακες που φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.Το ένα είναι ένας παλιός πίνακας από τη δεκαετία του 1960 για αριθμομηχανές.Το άλλο είναι η τυπική μητρική πλακέτα υψηλής πυκνότητας που θα δείτε στους σημερινούς υπολογιστές.
Μια σύγκριση PCB μεταξύ μιας αριθμομηχανής του 1968 και των σημερινών σύγχρονων μητρικών.
Σε μια αριθμομηχανή μπορεί να έχουμε 30+ τρανζίστορ, αλλά σε ένα μόνο τσιπ σε μια μητρική πλακέτα θα βρείτε πάνω από ένα εκατομμύριο τρανζίστορ.Το θέμα είναι ότι ο ρυθμός προόδου στην τεχνολογία και ο ίδιος ο σχεδιασμός PCB είναι εντυπωσιακός.Τα πάντα σε ένα PCB αριθμομηχανής μπορούν πλέον να χωρέσουν σε ένα μόνο τσιπ στα σημερινά σχέδια.Αυτό εφιστά την προσοχή σε πολλές αξιοσημείωτες τάσεις στην κατασκευή PCB:
Ενσωματώνουμε περισσότερη λειτουργικότητα σε προηγμένες συσκευές όπως ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC) και μικροεπεξεργαστές.
Συρρικνώνουμε παθητικά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις και πυκνωτές σε μικροσκοπικό επίπεδο.
Όλα αυτά οδηγούν σε αυξημένη πυκνότητα εξαρτημάτων και πολυπλοκότητα στις πλακέτες κυκλωμάτων μας.
Όλες αυτές οι εξελίξεις οφείλονται κυρίως στις βελτιώσεις στην ταχύτητα και τη λειτουργικότητα των προϊόντων μας.Αναμένουμε από τις συσκευές μας να ανταποκριθούν άμεσα, ακόμη και μερικά δευτερόλεπτα καθυστέρησης μπορεί να μας οδηγήσουν σε φρενίτιδα.Για λειτουργικότητα, σκεφτείτε τα βιντεοπαιχνίδια.Πίσω στη δεκαετία του '80, πιθανότατα έπαιζες Pac-Man σε κάποιο arcade.Τώρα βλέπουμε φωτορεαλιστικές αναπαραστάσεις της πραγματικότητας.Η πρόοδος είναι απλώς τρελή.
Τα γραφικά των βιντεοπαιχνιδιών είναι σχεδόν αληθινά αυτές τις μέρες.
Είναι σαφές ότι τα PCB έχουν εξελιχθεί σε άμεση απόκριση σε αυτό που περιμένουμε από τις συσκευές μας.Χρειαζόμαστε πιο γρήγορα, φθηνότερα, πιο ισχυρά προϊόντα και ο μόνος τρόπος για να ανταποκριθούμε σε αυτές τις απαιτήσεις είναι να μικρύνουμε και να βελτιώσουμε την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας παραγωγής.Πότε ξεκίνησε αυτή η έκρηξη στα ηλεκτρονικά και τα PCB;Στην αυγή της Χρυσωμένης Εποχής.
Χρυσή Εποχή (1879 – 1900)
Τελειώσαμε τον Αμερικανικό Εμφύλιο Πόλεμο στη δεκαετία του '60, και τώρα η αμερικανική βιομηχανία ανθεί.Στο μεταξύ, κάνουμε ό,τι μπορούμε, από φαγητό μέχρι ρούχα, έπιπλα και κάγκελα.Η ναυτιλιακή βιομηχανία βρίσκεται σε επίθεση και οι μεγαλύτεροι μηχανικοί μας ανακαλύπτουν πώς να φέρουν κάποιον από την ανατολική ακτή των ΗΠΑ στη δυτική ακτή σε 5 έως 7 ημέρες αντί για 5 έως 7 μήνες.
Οι σιδηρόδρομοι κάνουν τα ταξίδια από ακτή σε ακτή να διαρκούν ημέρες αντί για μήνες.
Σε αυτό το διάστημα, φέραμε και ρεύμα στο σπίτι, πρώτα στις πόλεις και μετά στα προάστια και τις αγροτικές περιοχές.Η ηλεκτρική ενέργεια είναι πλέον υποκατάστατο του άνθρακα, του ξύλου και του πετρελαίου.Σκεφτείτε να ζείτε στη Νέα Υόρκη κατά τη διάρκεια του σκληρού χειμώνα, προσπαθώντας να μαγειρέψετε ή να ζεσταθείτε με βρώμικα κάρβουνα ή σωρούς από καυσόξυλα.Ο ηλεκτρισμός άλλαξε όλα αυτά.
Ένα ενδιαφέρον σημείο είναι ότι η Standard Oil, η οποία μονοπωλεί την αγορά πετρελαίου, δεν προμηθεύει πετρέλαιο για βενζίνη.Η αγορά τους είναι λάδι για μαγείρεμα, τηγάνισμα και φωτισμό.Με την έλευση του ηλεκτρισμού, η Standard Oil χρειάστηκε να καθορίσει μια νέα χρήση του πετρελαίου, η οποία θα ερχόταν με την εισαγωγή του αυτοκινήτου.
Τον Μάιο του 1878, η Standard Oil Company εξέδωσε μετοχές και ξεκίνησε το μονοπώλιο του πετρελαίου.
Κατά τη διάρκεια της Χρυσής Εποχής είδαμε μερικές μεγάλες ανακαλύψεις στον ηλεκτρομαγνητισμό.Επινοήσαμε τον ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική.Βλέπουμε επίσης γεννήτριες, οι οποίες κάνουν το αντίθετο μετατρέποντας τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική.
Ήταν επίσης μια εποχή ιδιοφυών εφευρετών που εξακολουθούν να έχουν αντίκτυπο στον ηλεκτρονικό μας κόσμο σήμερα, όπως:
Ο Thomas Edison εφηύρε τη λάμπα το 1879, την ταινία το 1889 και πολλές άλλες καινοτομίες.
Ο Νίκολα Τέσλα εφηύρε τον ηλεκτροκινητήρα το 1888 και την πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος το 1895.
Ο Alexander Graham Bell εφηύρε το τηλέφωνο το 1876.
Η Kodak του George Eastman εφηύρε την πρώτη κάμερα καταναλωτή το 1884.
Ο Χέρμαν Χόλεριθ εφηύρε τη μηχανή πινακοποίησης το 1890 και συνέχισε να ιδρύει την IBM.
Κατά τη διάρκεια αυτής της έντονης περιόδου καινοτομίας, μια από τις μεγαλύτερες συζητήσεις είναι αυτή μεταξύ AC και DC.Το εναλλασσόμενο ρεύμα του Tesla έγινε τελικά η ιδανική μέθοδος για τη μετάδοση ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις.Είναι ενδιαφέρον, ωστόσο, ότι εξακολουθούμε να ασχολούμαστε με τη μετατροπή AC-DC σήμερα.
Η AC μπορεί να κέρδισε τη μάχη, αλλά η DC εξακολουθεί να κυριαρχεί στα ηλεκτρονικά.
Κοιτάξτε οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή συνδέσετε στον τοίχο, πρέπει να μετατρέψετε το AC σε DC.Ή, αν κοιτάξετε την υποδομή που απαιτείται για τα ηλιακά πάνελ, παράγουν ηλεκτρισμό σε συνεχές ρεύμα, το οποίο πρέπει να μετατραπεί ξανά σε εναλλασσόμενο ρεύμα ως πηγή ενέργειας και σε συνεχές ρεύμα για να το χρησιμοποιήσουν οι συσκευές μας.Θα μπορούσατε σχεδόν να πείτε ότι η συζήτηση των AC-DC δεν τελείωσε ποτέ, μόλις είχε επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ δύο αντίθετων ιδεών.
Υπάρχει πολύ μπρος-πίσω μεταξύ AC και DC σε ένα ηλιακό πάνελ.
Σημειώστε ότι η αρχική ιδέα του PCB δεν εφευρέθηκε στην εποχή του χρυσού.Ωστόσο, χωρίς τις κατασκευαστικές δυνατότητες αυτής της εποχής και την ευρεία επιρροή της ηλεκτρικής ενέργειας, τα PCB δεν θα ήταν ποτέ αυτό που είναι σήμερα.
Προοδευτική Εποχή (1890 – 1920)
Η Προοδευτική Εποχή σημαδεύτηκε από μια περίοδο κοινωνικής μεταρρύθμισης, με νομοθεσία όπως ο νόμος περί αντιμονοπωλιακής νομοθεσίας Sherman που διέλυσε το μονοπώλιο της Standard Oil.Αυτό συμβαίνει επίσης όταν βλέπουμε τις πρώτες πατέντες PCB.Το 1903, ο Γερμανός εφευρέτης Άλμπερτ Χάνσον υπέβαλε αίτηση για βρετανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια συσκευή που περιγράφεται ως ένας επίπεδος αγωγός φύλλου σε μια πολυστρωματική μονωτική σανίδα.Ακούγεται οικείο?
Σχέδιο που απεικονίζει την πρώτη πατέντα PCB του Albert Hanson.
Ο Hansen περιγράφει επίσης την έννοια των διαφανών εφαρμογών στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του.Εδώ δείχνει ότι μπορείτε να τρυπήσετε μια τρύπα σε δύο στρώματα με κάθετες γραμμές για να κάνετε μια ηλεκτρική σύνδεση.
Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, αρχίσαμε να βλέπουμε τον Έντισον και άλλους ηγέτες επιχειρήσεων να κάνουν μια μεγάλη ώθηση για να φέρουν ηλεκτρικές συσκευές στα καθημερινά σπίτια.Το πρόβλημα με αυτή την ώθηση είναι η παντελής έλλειψη τυποποίησης.Αν ζούσατε στη Νέα Υόρκη ή το Νιου Τζέρσεϋ και χρησιμοποιούσατε τις εφευρέσεις του Έντισον για τον ηλεκτρισμό για φωτισμό, θέρμανση ή μαγείρεμα, τι θα συνέβαινε αν τις χρησιμοποιούσατε σε άλλη πόλη;Δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν επειδή κάθε πόλη έχει τη δική της διαμόρφωση υποδοχής.
Το πρόβλημα επιδεινώθηκε επίσης από το γεγονός ότι ο Έντισον δεν ήθελε απλώς να πουλήσει στους ανθρώπους μια λάμπα, αλλά ήθελε επίσης να πουλήσει μια υπηρεσία.Η Edison θα μπορούσε να σας παρέχει υπηρεσία ηλεκτρικής ενέργειας σε μηνιαία βάση.τότε θα αγοράζατε λαμπτήρες, συσκευές κλπ. Φυσικά, καμία από αυτές τις υπηρεσίες δεν είναι συμβατή με άλλες ανταγωνιστικές μεθόδους.
Θέλουμε να ευχαριστήσουμε τον Harvey Hubbel που επιτέλους έβαλε τέλος σε αυτό το χάος.Το 1915, κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το τυπικό βύσμα πρίζας τοίχου που χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα.Τώρα δεν έχουμε τοστιέρα ή εστία συνδεδεμένο σε πρίζα λαμπτήρα.Αυτή είναι μια τεράστια νίκη για την τυποποίηση της βιομηχανίας.
Χάρη στον Harvey Hubbel, έχουμε τώρα μια τυποποιημένη πρίζα τοίχου για όλες τις ηλεκτρονικές συσκευές.
Ως τελευταία σημείωση, η Προοδευτική Εποχή σημαδεύτηκε από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο. Αυτή η σύγκρουση επικεντρώνεται καθαρά στους μηχανισμούς και στον πόλεμο χαρακωμάτων.Η ιδέα του PCB, ή ακόμα και τα βασικά ηλεκτρονικά, δεν χρησιμοποιείται ακόμη σε στρατιωτικές εφαρμογές, αλλά σύντομα θα χρησιμοποιηθεί.
Roaring Twenties (δεκαετία 1920)
Με το τέλος του Α' Παγκοσμίου Πολέμου, βρισκόμαστε τώρα στη δεκαετία του 20ου αιώνα, η οποία γνώρισε μια τεράστια άνθηση στην αμερικανική οικονομία.Για πρώτη φορά στην ιστορία, περισσότεροι άνθρωποι ζουν σε πόλεις παρά σε φάρμες.Αρχίζουμε επίσης να βλέπουμε αλυσίδες και επωνυμίες να εισάγονται στις ΗΠΑ.Μπορεί να έχετε ένα ή δύο οικογενειακά καταστήματα σε δύο διαφορετικές πόλεις, αλλά τώρα έχουμε μεγάλες μάρκες και καταστήματα που γίνονται εθνικά.
Η μεγαλύτερη εφεύρεση αυτής της περιόδου ήταν το αυτοκίνητο του Χένρι Φορντ και η υποδομή που απαιτούσε.Η κατάσταση είναι παρόμοια με τη δεκαετία του 1990, όταν έπρεπε να δημιουργήσουμε μια σημαντική υποδομή για να αντιμετωπίσουμε το Διαδίκτυο και την εποχή της πληροφορίας μας, κατασκευάζοντας διακόπτες, δρομολογητές και καλώδια οπτικών ινών.Τα αυτοκίνητα δεν αποτελούν εξαίρεση.
Το πρώτο αυτοκίνητο του Henry Ford - ένα τετράτροχο.
Εδώ βλέπουμε αυτό που κάποτε ήταν χωματόδρομος να στρώνεται.Οι άνθρωποι χρειάζονταν βενζίνη για να τροφοδοτήσουν τα οχήματά τους, εξ ου και η ανάγκη για βενζινάδικα.Έχετε επίσης συνεργεία επισκευής, αξεσουάρ και άλλα.Ολόκληρος ο τρόπος ζωής πολλών ανθρώπων προήλθε από την εφεύρεση του αυτοκινήτου, και είναι ακόμα και σήμερα.
Ήταν επίσης κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου που είδαμε την εισαγωγή σύγχρονων συσκευών στις οποίες βασιζόμαστε ακόμα και σήμερα, όπως πλυντήρια ρούχων, ηλεκτρικές σκούπες και ψυγεία.Για πρώτη φορά, οι άνθρωποι θα μπορούν να αγοράζουν ευπαθή προϊόντα σε καταστήματα και να τα αποθηκεύουν για παρατεταμένη διάρκεια ζωής.
Αλλά πού είναι τα PCB μας;Ακόμα δεν τα έχουμε δει να χρησιμοποιούνται σε συσκευές ή αυτοκίνητα που κυκλοφόρησαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.Ωστόσο, το 1925, ο Charles Ducasse κατέθεσε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που περιέγραφε τη διαδικασία προσθήκης αγώγιμου μελανιού σε μονωτικά υλικά.Αυτό αργότερα θα έχει ως αποτέλεσμα μια τυπωμένη πλακέτα καλωδίωσης (PWB).Αυτό το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας είναι η πρώτη πρακτική εφαρμογή παρόμοια με ένα PCB, αλλά μόνο ως επίπεδο πηνίο θέρμανσης.Δεν έχουμε πραγματοποιήσει ακόμα πραγματικές ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ της πλακέτας και των εξαρτημάτων, αλλά πλησιάζουμε.
Το PCB συνέχισε να εξελίσσεται, αυτή τη φορά χρησιμοποιήθηκε ως θερμαντικό στοιχείο για τον Charles Ducas.
Μεγάλη Ύφεση (1930)
Το 1929, το χρηματιστήριο έπεσε κατακόρυφα και όλες οι μεγάλες καινοτομίες της εποχής μας έπεσαν κατακόρυφα.Εδώ βλέπουμε μια περίοδο ανεργίας πάνω από 25%, 25.000 χρεοκοπίες τραπεζών και πολλά προβλήματα σε όλο τον κόσμο.Ήταν μια τραγική στιγμή για την ανθρωπότητα στο σύνολό της, ανοίγοντας το δρόμο για την άνοδο του Χίτλερ, του Μουσολίνι, του Στάλιν και των μελλοντικών παγκόσμιων συγκρούσεων μας.Τα PCB μπορεί να ήταν αθόρυβα μέχρι τώρα, αλλά αυτό πρόκειται να αλλάξει.
Η Μεγάλη Ύφεση επηρέασε όλους, από τις τράπεζες μέχρι τους απλούς εργάτες.
Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος (1939 - 1945)
Ο Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος βρισκόταν σε εξέλιξη και οι Ηνωμένες Πολιτείες εντάχθηκαν στη μάχη μετά τον βομβαρδισμό του Περλ Χάρμπορ το 1942. Αυτό που είναι ενδιαφέρον για το Περλ Χάρμπορ είναι ολόκληρη η επικοινωνιακή αποτυχία που οδήγησε στην επίθεση.Οι ΗΠΑ είχαν καλές ενδείξεις για μια επικείμενη κρίση, αλλά όλες οι μέθοδοι επαφής με τη στρατιωτική τους βάση στη Χονολουλού ήταν ανεπιτυχείς και το νησί ήταν απροσδόκητο.
Ως αποτέλεσμα αυτής της αποτυχίας, το Υπουργείο Άμυνας συνειδητοποίησε ότι χρειαζόταν ένα πιο αξιόπιστο μέσο επικοινωνίας.Αυτό έφερε τα ηλεκτρονικά στο προσκήνιο ως το κύριο μέσο επικοινωνίας που αντικατέστησε τον κώδικα Μορς.
Ήταν επίσης κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου που είδαμε την πρώτη χρήση PCB σε ασφάλειες εγγύτητας που έχουμε σήμερα.Η συσκευή χρησιμοποιείται για βλήματα υψηλής ταχύτητας που απαιτούν πυρά ακριβείας μεγάλης απόστασης στον ουρανό ή στην ξηρά.Ο πυροσωλήνας εγγύτητας αναπτύχθηκε αρχικά από τους Βρετανούς για να αντιμετωπίσει την προέλαση του στρατού του Χίτλερ.Αργότερα μοιράστηκε με τις Ηνωμένες Πολιτείες όπου ο σχεδιασμός και η κατασκευή τελειοποιήθηκαν.
Μία από τις πρώτες στρατιωτικές εφαρμογές που χρησιμοποίησαν PCB ήταν οι ασφάλειες εγγύτητας.
Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, είχαμε επίσης τον Paul Eisler, έναν Αυστριακό που ζει στο Ηνωμένο Βασίλειο, να πατεντάρει φύλλο χαλκού σε ένα μη αγώγιμο γυάλινο υπόστρωμα.Ακούγεται οικείο?Αυτή είναι μια ιδέα που εξακολουθούμε να χρησιμοποιούμε σήμερα για την κατασκευή PCB με μόνωση και χαλκό στο επάνω/κάτω μέρος.Ο Eisler πήγε αυτή την ιδέα ένα βήμα παραπέρα όταν κατασκεύασε ένα ραδιόφωνο από το PCB του το 1943, το οποίο θα άνοιγε το δρόμο για μελλοντικές στρατιωτικές εφαρμογές.
Ο Paul Eisler κατασκεύασε ένα ραδιόφωνο από την πρώτη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB).
Baby Boomers (δεκαετία 1940)
Καθώς ο Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος πλησίαζε στο τέλος του, είδαμε τους στρατιώτες μας να επιστρέφουν στο σπίτι, να δημιουργούν οικογένειες και να έχουν ένα σωρό παιδιά.Σου τα baby boomers.Ήταν στη μεταπολεμική εποχή που είδαμε τεράστιες βελτιώσεις σε υπάρχουσες συσκευές όπως ηλεκτρικές σκούπες, πλυντήρια ρούχων, τηλεοράσεις και ραδιόφωνα.Τώρα που η Μεγάλη Ύφεση είναι πίσω μας, πολλοί καταναλωτές μπορούν επιτέλους να αντέξουν οικονομικά αυτές τις συσκευές στα σπίτια τους.
Ακόμα δεν έχουμε δει PCB καταναλωτικής ποιότητας.Πού είναι τα έργα του Paul Eisler;Ρίξτε μια ματιά σε αυτήν την παλιά τηλεόραση παρακάτω και θα δείτε όλα τα εξαρτήματα, αλλά χωρίς την υποκείμενη βάση PCB.
Μια παλιά τηλεόραση Motorola του 1948, χωρίς PCB.
Παρά την έλλειψη PCB, είδαμε όντως την άφιξη του τρανζίστορ στα Bell Labs το 1947. Χρειάστηκαν άλλα έξι χρόνια το 1953 για να χρησιμοποιηθεί τελικά η συσκευή στην παραγωγή, αλλά γιατί τόσο πολύ;Εκείνες τις μέρες, οι πληροφορίες διαδίδονταν μέσω περιοδικών, συνεδρίων κ.λπ. Πριν από την εποχή της πληροφορίας, η διάδοση της πληροφορίας απλώς χρειαζόταν χρόνο για να διαδοθεί.
Το πρώτο τρανζίστορ γεννήθηκε στα εργαστήρια Bell το 1947.
Εποχή Ψυχρού Πολέμου (1947 – 1991)
Η έλευση της εποχής του Ψυχρού Πολέμου σηματοδότησε μια σημαντική περίοδο έντασης μεταξύ των Ηνωμένων Πολιτειών και της Σοβιετικής Ένωσης.Λόγω των διαφορών μεταξύ καπιταλισμού και κομμουνισμού, αυτοί οι δύο γίγαντες βρίσκονται σχεδόν σε πόλεμο μεταξύ τους και έχουν θέσει τον κόσμο υπό την απειλή πυρηνικής εξόντωσης.
Για να παραμείνουν μπροστά σε αυτόν τον αγώνα εξοπλισμών, και οι δύο πλευρές πρέπει να βελτιώσουν την ικανότητά τους να επικοινωνούν για να κατανοήσουν τι κάνει ο εχθρός.Εδώ βλέπουμε το PCB να χρησιμοποιείται στο μέγιστο των δυνατοτήτων του.Το 1956, ο στρατός των ΗΠΑ δημοσίευσε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια «διαδικασία συναρμολόγησης κυκλώματος».Οι κατασκευαστές έχουν πλέον έναν τρόπο να κρατούν ηλεκτρονικά και να κάνουν συνδέσεις μεταξύ εξαρτημάτων με ίχνη χαλκού.
Καθώς τα PCB άρχισαν να απογειώνονται στον κατασκευαστικό κόσμο, βρεθήκαμε στον πρώτο διαστημικό αγώνα στον κόσμο.Η Ρωσία είχε μερικά εκπληκτικά επιτεύγματα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, όπως:
1957 Εκτόξευση του πρώτου τεχνητού δορυφόρου, του Sputnik
1959 Εκτόξευση του Luna 2, του πρώτου διαστημικού σκάφους στη Σελήνη
Το 1961 ο Γιούρι Γκαγκάριν, ο πρώτος κοσμοναύτης, στάλθηκε σε τροχιά γύρω από τη Γη
Ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος της Ρωσίας, ο Sputnik, εκτοξεύτηκε το 1957.
Πού είναι η Αμερική σε όλα αυτά;Κυρίως υστερώντας, χρειάζονται συνήθως ένα ή δύο χρόνια για να αναπτυχθεί η ίδια τεχνολογία.Αντιμετωπίζοντας αυτό το κενό, βλέπουμε τον διαστημικό προϋπολογισμό των ΗΠΑ να πενταπλασιάζεται το 1960. Έχουμε επίσης τη διάσημη ομιλία του Προέδρου Κένεντι του 1962, μέρος της οποίας αξίζει να αναφερθεί:
«Επιλέγουμε να πάμε στο φεγγάρι!Επιλέγουμε να πάμε στο φεγγάρι για να κάνουμε άλλα πράγματα αυτή τη δεκαετία, όχι επειδή είναι εύκολα, αλλά επειδή είναι δύσκολα.γιατί αυτός ο στόχος θα βοηθήσει να οργανώσουμε και να μετρήσουμε τις καλύτερες δυνάμεις και τις δεξιότητές μας, εξαιτίας αυτού, οι Προκλήσεις είναι τι είμαστε διατεθειμένοι να αναλάβουμε, τι δεν είμαστε διατεθειμένοι να αναβάλουμε και τι είμαστε διατεθειμένοι να κερδίσουμε».– John F. Kennedy, Πρόεδρος των Ηνωμένων Πολιτειών, 12 Σεπτεμβρίου 1962
Όλα αυτά οδήγησαν σε μια στιγμή ορόσημο στην ιστορία.Στις 20 Ιουλίου 1969, ο πρώτος Αμερικανός άνδρας προσγειώθηκε στο φεγγάρι.
Ο πρώτος άνθρωπος στο φεγγάρι, μια ιστορική στιγμή για την ανθρωπότητα.
Επιστρέφοντας στα PCB, το 1963 κατοχυρώσαμε την Hazeltyne Corporation με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την πρώτη τεχνολογία διαμπερούς οπής.Αυτό θα επιτρέψει στα εξαρτήματα να συσκευάζονται κοντά το ένα στο PCB χωρίς να ανησυχείτε για διασυνδέσεις.Είδαμε επίσης την εισαγωγή της Surface Mount Technology (SMT), που αναπτύχθηκε από την IBM.Αυτά τα πυκνά συγκροτήματα εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην πράξη σε έναν ενισχυτή πυραύλων Saturn.
1967 Το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τεχνολογίας PCB διαμπερούς οπής.
Dawn of the Microprocessor (1970)
Η δεκαετία του '70 μας έφερε τον πρώτο μικροεπεξεργαστή με τη μορφή ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC).Αυτό αναπτύχθηκε αρχικά από τον Jack Kilby της Texas Instruments το 1958. Ο Kilby ήταν νέος στο TI, επομένως οι καινοτόμες ιδέες του για IC κρατήθηκαν σε μεγάλο βαθμό κρυφές.Ωστόσο, όταν οι ανώτεροι μηχανικοί της TI στάλθηκαν σε μια εβδομαδιαία συνάντηση, ο Kilby έμεινε πίσω και έτρεξε με τις ιδέες στο κεφάλι του.Εδώ, ανέπτυξε το πρώτο IC στα εργαστήρια TI και οι μηχανικοί που επέστρεψαν το λάτρεψαν.
Ο Jack Kilby κατέχει το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα.
Στη δεκαετία του 1970, είδαμε την πρώτη χρήση των IC στην κατασκευή ηλεκτρονικών.Σε αυτό το σημείο, εάν δεν χρησιμοποιείτε PCB για τις συνδέσεις σας, αντιμετωπίζετε μεγάλο πρόβλημα.
Dawn of the Digital Age (δεκαετία 1980)
Η ψηφιακή εποχή έχει επιφέρει μια τεράστια αλλαγή στα μέσα που καταναλώνουμε, με την εισαγωγή προσωπικών συσκευών όπως δίσκοι, VHS, κάμερες, κονσόλες παιχνιδιών, walkman και άλλα.
Το 1980, η κονσόλα βιντεοπαιχνιδιών Atari έκανε τα όνειρα των παιδιών πραγματικότητα.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα PCB εξακολουθούσαν να σχεδιάζονται με το χέρι χρησιμοποιώντας πλακέτες φωτός και στένσιλ, αλλά στη συνέχεια ήρθαν οι υπολογιστές και το EDA.Εδώ βλέπουμε το λογισμικό EDA όπως το Protel και το EAGLE να φέρνει επανάσταση στον τρόπο που σχεδιάζουμε και κατασκευάζουμε ηλεκτρονικά.Αντί για μια φωτογραφία του PCB, μπορούμε τώρα να αποθηκεύσουμε το σχέδιο ως αρχείο κειμένου Gerber, οι συντεταγμένες του οποίου μπορούν να εισαχθούν στο μηχάνημα κατασκευής για την παραγωγή του PCB.
Η εποχή του Διαδικτύου (1990)
Στη δεκαετία του '90, είδαμε τη χρήση του πυριτίου να μπαίνει σε πλήρη εξέλιξη με την εισαγωγή του BGA.Τώρα μπορούμε να χωρέσουμε περισσότερες πύλες σε ένα μόνο τσιπ και να αρχίσουμε να ενσωματώνουμε τη μνήμη και τα συστήματα-σε-τσιπ (SoCs) μαζί.Αυτή ήταν επίσης μια περίοδος υψηλής σμίκρυνσης των ηλεκτρονικών.Δεν είδαμε να προστίθενται νέα χαρακτηριστικά στο PCB, αλλά η όλη διαδικασία σχεδιασμού άρχισε να αλλάζει και να εξελίσσεται, μεταβαίνοντας στο IC.
Οι σχεδιαστές πρέπει τώρα να εφαρμόσουν στρατηγικές σχεδίασης για δοκιμή (DFT) στις διατάξεις τους.Δεν είναι εύκολο να ανοίξετε ένα στοιχείο και να προσθέσετε μια μπλε γραμμή.Οι μηχανικοί πρέπει να σχεδιάσουν τις διατάξεις τους έχοντας κατά νου τη μελλοντική επανεξέταση.Είναι όλα αυτά τα εξαρτήματα τοποθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε να αφαιρούνται εύκολα;Αυτό είναι μια τεράστια ανησυχία.
Ήταν επίσης μια εποχή που μικρότερα πακέτα εξαρτημάτων όπως το 0402 έκαναν σχεδόν αδύνατη τη συγκόλληση με το χέρι πλακέτες κυκλωμάτων.Ο σχεδιαστής ζει τώρα στο λογισμικό EDA του και ο κατασκευαστής είναι υπεύθυνος για τη φυσική παραγωγή και συναρμολόγηση.
Εξαρτήματα επιφανειακής βάσης από το μεγαλύτερο στο μικρότερο.
Υβριδική εποχή (δεκαετία 2000 και μετά)
Προσαρμογή στη σημερινή εποχή των ηλεκτρονικών και του σχεδιασμού PCB.αυτό που ονομάζουμε υβριδική εποχή.Στο παρελθόν, είχαμε πολλές συσκευές για πολλαπλές ανάγκες.Χρειάζεστε μια αριθμομηχανή.αγοράζεις μια αριθμομηχανή.Θέλετε να παίξετε βιντεοπαιχνίδια.αγοράζετε μια κονσόλα βιντεοπαιχνιδιών.Τώρα μπορείτε να αγοράσετε ένα smartphone και να αποκτήσετε 30 διαφορετικά επίπεδα ενσωματωμένων λειτουργιών.Αυτό μπορεί να φαίνεται αρκετά προφανές, αλλά είναι αρκετά εκπληκτικό όταν βλέπεις πραγματικά όλα τα πράγματα που μπορούν να κάνουν τα smartphone μας:
εξοπλισμός παιχνιδιών βιβλίο διευθύνσεων e-mail σαρωτής γραμμωτού κώδικα φακός καμπάνα κάμερα πλοήγησης
πρόγραμμα αναπαραγωγής μουσικής Χάρτης VCR Πρόγραμμα περιήγησης στο Διαδίκτυο ημερολόγιο πρόγραμμα αναπαραγωγής ταινιών αριθμομηχανή
Τηλεφωνικός τηλεφωνητής τηλεφωνητής εισιτηρίων σημειωματάριων Τραπεζικά βιβλία σύντομων μηνυμάτων
Είμαστε στην εποχή της ενοποίησης συσκευών, αλλά τι ακολουθεί;Τα PCB έχουν καθιερωθεί και έχουμε διαδικασίες και διαδικασίες για σχεδόν τα πάντα.Οι εφαρμογές υψηλής ταχύτητας γίνονται ο κανόνας.Βλέπουμε επίσης ότι μόνο το 25% των σχεδιαστών PCB είναι κάτω των 45 ετών, ενώ το 75% ετοιμάζεται να συνταξιοδοτηθεί.Ο κλάδος φαίνεται να βρίσκεται σε περίοδο κρίσης.
Το μέλλον του σχεδιασμού PCB θα είναι τα ρομπότ;Ίσως σε φορετό με ευέλικτο κύκλωμα;Ή μπορεί να δούμε πρωτόνια να αντικαθιστούν τα ηλεκτρόνια με φωτονικά.Από όσα γνωρίζουμε για τα φυσικά PCB, αυτό μπορεί να αλλάξει στο μέλλον.Δεν υπάρχει ανάγκη για ένα φυσικό μέσο που να επιτρέπει τη σύνδεση μεταξύ των εξαρτημάτων, αλλά μάλλον το δυναμικό της τεχνολογίας κυμάτων.Αυτό θα επέτρεπε στα εξαρτήματα να στέλνουν σήματα ασύρματα χωρίς την ανάγκη χαλκού.
Τι θα επιφυλάσσει το μέλλον;
Κανείς δεν ξέρει πραγματικά πού οδεύει το μέλλον του σχεδιασμού PCB, ή ακόμα και των ηλεκτρονικών γενικότερα.Έχουν περάσει σχεδόν 130 χρόνια από τότε που άρχισαν να λειτουργούν οι μύες της κατασκευής μας.Από τότε, ο κόσμος άλλαξε για πάντα με την εισαγωγή μεγάλων προϊόντων όπως αυτοκίνητα, συσκευές, υπολογιστές, smartphone και πολλά άλλα.Πέρασαν οι εποχές που βασιζόμασταν στον άνθρακα, την ξυλεία ή το πετρέλαιο για όλα τα βασικά προς το ζην και την επιβίωσή μας.Τώρα έχουμε ηλεκτρονικά gadget που μπορούν να ικανοποιήσουν τις καθημερινές μας ανάγκες.
Τι επιφυλάσσει όμως το μέλλον;Αυτό είναι ένα μεγάλο άγνωστο.Όλοι γνωρίζουμε ότι κάθε εφεύρεση που έχουμε μπροστά μας στέκεται στους ώμους των προκατόχων της.Οι πρόγονοί μας έφεραν το σχεδιασμό PCB στο σημείο που είναι σήμερα και τώρα πρέπει να καινοτομήσουμε και να φέρουμε επανάσταση στον τρόπο που σχεδιάζουμε και αλληλεπιδρούμε με την τεχνολογία.Το μέλλον μπορεί να είναι οτιδήποτε.Το μέλλον εξαρτάται από εσάς.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-17-2023