Kawas loba pamanggihan hébat séjén sapanjang sajarah, étapapan sirkuit dicitak (PCB)sakumaha anu urang terang ayeuna dumasar kana kamajuan anu dilakukeun sapanjang sajarah.Di pojok alit urang dunya, urang tiasa ngalacak sajarah PCB deui langkung ti 130 taun, nalika mesin industri hébat di dunya nembé ngamimitian.Anu bakal urang bahas dina blog ieu sanés sajarah anu lengkep, tapi momen penting anu ngarobih PCB janten ayeuna.
Naha PCB?
Leuwih waktos, PCBs geus robah jadi alat pikeun optimizing pabrik produk éléktronik.Anu sakali gampang dirakit ku leungeun gancang masihan jalan pikeun komponén mikroskopis anu peryogi presisi mékanis sareng efisiensi.Candak dua papan ditémbongkeun dina gambar di handap sabagé conto.Hiji mangrupa dewan heubeul ti 1960s pikeun kalkulator.Anu sanésna nyaéta motherboard dénsitas tinggi anu anjeun tingali dina komputer ayeuna.
Perbandingan PCB antara kalkulator 1968 sareng motherboard modern ayeuna.
Dina kalkulator urang bisa boga 30+ transistor, tapi dina chip tunggal dina motherboard a anjeun bakal manggihan leuwih sajuta transistor.Intina nyaéta, laju kamajuan dina téknologi sareng desain PCB sorangan pikaresepeun.Sadayana dina PCB kalkulator ayeuna tiasa pas kana hiji chip dina desain ayeuna.Ieu ngagambar perhatian kana sababaraha tren anu kasohor dina manufaktur PCB:
Kami ngahijikeun langkung seueur fungsionalitas kana alat canggih sapertos sirkuit terpadu (ICs) sareng mikroprosesor.
Kami ngaleutikan komponén pasip sapertos résistor sareng kapasitor dugi ka tingkat mikroskopis.
Sadaya ieu nyababkeun kanaékan dénsitas komponén sareng pajeulitna dina papan sirkuit urang.
Sadaya kamajuan ieu utamina didorong ku paningkatan dina laju sareng fungsionalitas produk urang.Kami ngarepkeun alat-alat urang bakal ngaréspon sacara instan, bahkan sababaraha detik reureuh tiasa nyababkeun urang kabingungan.Pikeun fungsionalitas, pertimbangkeun kaulinan vidéo.Deui dina 80s, Anjeun meureun maén Pac-Man di hiji arcade.Ayeuna urang ningali répréséntasi photoreal realitas.Kamajuan téh ngan gélo.
Visual kaulinan vidéo ampir hirup-hirup ayeuna.
Éta jelas yén PCB parantos mekar dina réspon langsung kana naon anu urang ngarepkeun tina alat urang.Urang peryogi produk anu langkung gancang, langkung mirah, langkung kuat, sareng hiji-hijina jalan pikeun nyumponan tungtutan ieu nyaéta miniaturisasi sareng ningkatkeun efisiensi prosés manufaktur.Iraha booming ieu dina éléktronika sareng PCB ngamimitian?Dina subuh Jaman Gilded.
Jaman Gilded (1879 - 1900)
Urang mungkas Perang Sipil Amérika dina 60s, sarta ayeuna manufaktur Amérika booming.Samentawis waktos, urang ngalakukeun naon anu urang tiasa, tina tuangeun, baju, parabot sareng rel.Industri pengiriman barang aya dina karasa, sareng insinyur anu paling hébat urang terangkeun kumaha carana kéngingkeun batur ti basisir wétan AS ka basisir kulon dina 5 dugi ka 7 dinten tibatan 5 dugi ka 7 bulan.
Karéta api anu ngarambat ti basisir ka basisir butuh sababaraha dinten tibatan bulan.
Salila ieu, urang ogé mawa listrik ka imah, mimitina di kota lajeng di pinggiran kota jeung padesaan.Listrik ayeuna ngagantikeun batubara, kai jeung minyak.Pikirkeun hirup di New York dina usum tiris anu parah, nyobian masak atanapi tetep haneut ku batubara kotor atanapi tumpukan kayu bakar.Listrik robah sadayana éta.
Titik anu pikaresepeun nyaéta Minyak Standar, anu ngamonopoli pasar minyak, henteu nyayogikeun minyak pikeun béngsin.Pasarna nyaéta minyak pikeun masak, ngagoreng sareng lampu.Ku mecenghulna listrik, Standard Oil diperlukeun pikeun nangtukeun pamakéan anyar pikeun minyak, nu bakal datang jeung bubuka mobil.
Dina Méi 1878, Standard Oil Company ngaluarkeun saham, sarta monopoli minyak dimimitian.
Salila Jaman Gilded urang nempo sababaraha pamanggihan hébat dina éléktromagnétik.Urang nimukeun motor listrik, nu ngarobah énérgi listrik kana énergi mékanis.Urang ogé ningali generator, anu ngalakukeun sabalikna ku ngarobah énérgi mékanis kana énergi listrik.
Éta ogé mangrupikeun waktos panemu jenius anu masih gaduh dampak dina dunya éléktronik urang ayeuna, kalebet:
Thomas Edison nimukeun bohlam lampu dina 1879, pilem dina 1889, sarta loba inovasi lianna.
Nikola Tesla nimukeun motor listrik dina 1888 sarta sumber kakuatan AC dina 1895.
Alexander Graham Bell nimukeun telepon dina 1876.
Kodak George Eastman nimukeun kaméra konsumen munggaran dina 1884.
Herman Hollerith nimukeun mesin tabulasi dina 1890 sarta nuluykeun pikeun manggihan IBM.
Salila période inovasi anu sengit ieu, salah sahiji debat pangbadagna nyaéta antara AC sareng DC.Arus bolak-balik Tesla ahirna janten metodeu idéal pikeun ngirimkeun kakuatan dina jarak anu jauh.Narikna, kumaha oge, urang masih kaayaan konversi AC-DC kiwari.
AC mungkin geus meunang perangna, tapi DC masih mendominasi éléktronika.
Tingali dina sagala alat éléktronik anjeun nyolok kana témbok, Anjeun kudu ngarobah AC ka DC.Atanapi, upami anjeun ningali infrastruktur anu dipikabutuh pikeun panél surya, aranjeunna ngahasilkeun listrik di DC, anu kedah dirobih deui kana AC salaku sumber listrik, sareng deui ka DC pikeun dianggo alat urang.Anjeun ampir bisa nyebutkeun perdebatan AC-DC éta pernah réngsé, kasaimbangan kakarék geus struck antara dua gagasan lawan.
Aya seueur bolak-balik antara AC sareng DC dina panel surya.
Catet yén ide asli PCB henteu diciptakeun dina Jaman Gilded.Sanajan kitu, tanpa kamampuhan manufaktur jaman ieu, sarta pangaruh nyebar tina listrik, PCBs pernah bakal naon aranjeunna kiwari.
Era Progresif (1890 – 1920)
Era Progressive ditandaan ku periode reformasi sosial, kalawan panerapan kawas Sherman Antitrust Act megatkeun up monopoli Standard Oil urang.Ieu ogé nalika urang ningali patén-patén PCB munggaran.Dina 1903, panemu Jérman Albert Hanson ngalamar patén Inggris pikeun alat anu digambarkeun salaku konduktor foil datar dina papan insulasi multilayer.Sora akrab?
Gambar ngagambarkeun patén PCB munggaran Albert Hanson.
Hansen ngajelaskeun ogé konsép aplikasi ngaliwatan-liang dina patén-Na.Di dieu anjeunna nunjukeun yen anjeun tiasa punch liang dina dua lapisan kalawan garis nangtung pikeun nyieun hiji sambungan listrik.
Antukna, urang mimiti ningali Edison sareng pamimpin bisnis sanés ngadamel dorongan ageung pikeun nyangking alat listrik ka bumi sapopoe.Masalah sareng push ieu kurangna lengkep standarisasi.Upami anjeun cicing di New York atanapi New Jersey sareng nganggo panemuan listrik Edison pikeun cahaya, pemanasan atanapi masak, naon anu bakal kajadian upami anjeun dianggo di kota sanés?Éta henteu tiasa dianggo sabab unggal kota gaduh konfigurasi stop kontak sorangan.
Masalahna ogé diperparah ku kanyataan yén Edison henteu ngan ukur hoyong ngajual bohlam lampu, anjeunna ogé hoyong ngajual jasa.Edison tiasa nyayogikeun anjeun jasa listrik saban bulan;mangka anjeun bakal meuli bohlam lampu, pakakas, jsb Tangtu, taya sahiji layanan ieu cocog sareng métode competing séjén.
Simkuring hoyong hatur Harvey Hubbel pikeun tungtungna nempatkeun hiji tungtung ka mess ieu.Dina 1915, anjeunna dipaténkeun colokan stop kontak témbok standar masih dipaké kiwari.Ayeuna urang teu boga alat keur manggang roti atawa hotplate plugged kana stop kontak bohlam lampu.Ieu win badag pikeun standarisasi industri.
Hatur nuhun kana Harvey Hubbel, urang ayeuna gaduh stop kontak témbok standar pikeun sadaya alat éléktronik.
Salaku catetan ahir, Era Progresif ditandaan ku Perang Dunya I. Konflik ieu murni fokus kana mechs jeung perang lombang.Konsep PCB, atawa malah éléktronika dasar, teu dipaké dina aplikasi militér acan, tapi bakal geura-giru jadi.
Roaring Duapuluhan (1920s)
Kalayan tungtung Perang Dunya I, urang ayeuna aya dina Roaring Duapuluhan, anu ningali booming ageung dina ékonomi Amérika.Pikeun kahiji kalina dina sajarah, leuwih loba jalma hirup di kota ti di kebon.Kami ogé mimiti ningali ranté sareng merek diwanohkeun di Amérika Serikat.Anjeun tiasa gaduh toko kulawarga atanapi dua di dua kota anu béda, tapi ayeuna urang gaduh merek utama sareng toko anu janten nasional.
Penemuan anu paling hébat dina jaman ieu nyaéta mobil Henry Ford sareng infrastruktur anu diperyogikeun.Kaayaanana sami sareng taun 1990-an, nalika urang kedah ngawangun infrastruktur utama pikeun nganyahokeun internét sareng umur inpormasi urang ku ngawangun saklar, router, sareng kabel serat optik.Mobil teu iwal.
mobil munggaran Henry Ford urang - a roda opat.
Di dieu urang ningali naon anu tadina jalan kokotor anu diaspal.Jalma-jalma butuh béngsin pikeun ngadayakeun kendaraanna, ku kituna peryogi SPBU.Anjeun ogé gaduh toko perbaikan, asesoris sareng seueur deui.Sakabeh cara hirup loba jalma asalna tina penemuan mobil, sarta éta kénéh kiwari.
Dina waktos éta ogé urang ningali bubuka alat-alat modern anu masih diandelkeun ayeuna, sapertos mesin cuci, pembersih vakum sareng kulkas.Pikeun kahiji kalina, jalma bakal tiasa ngagaleuh barang-barang anu rusak di toko sareng nyimpenna pikeun umur rak anu panjang.
Tapi dimana PCB urang?Kami masih teu acan ningali aranjeunna dianggo dina alat atanapi mobil anu diluncurkeun salami waktos ieu.Tapi, dina 1925, Charles Ducasse ngajukeun patén anu ngajelaskeun prosés nambahkeun tinta konduktif kana bahan insulasi.Ieu engké bakal ngahasilkeun papan wiring dicitak (PWB).Patén Ieu aplikasi praktis munggaran sarupa PCB a, tapi ngan salaku coil pemanasan planar.Kami henteu acan ngagaduhan sambungan listrik anu saleresna antara papan sareng komponén-komponén, tapi urang nuju caket.
PCB terus mekar, waktos ieu dianggo salaku coil pemanasan pikeun Charles Ducas.
Depresi hébat (1930s)
Dina 1929, pasar saham plummeted, sarta sagala inovasi hébat jaman urang plummeted.Di dieu urang ningali periode pangangguran di luhur 25%, 25,000 gagal bank, sareng seueur masalah di sakumna dunya.Ieu mangrupikeun waktos anu tragis pikeun umat manusa sacara gembleng, nyayogikeun jalan pikeun kebangkitan Hitler, Mussolini, Stalin, sareng konflik dunya masa depan urang.PCBs tiasa jempé dugi ka ayeuna, tapi éta sadayana badé robih.
Depresi Agung mangaruhan sadayana, ti bank dugi ka pagawé biasa.
Perang Dunya II (1939 - 1945)
Perang Dunya II lumangsung, sarta Amérika Serikat ngagabung fray sanggeus bom Pearl Harbour di 1942. Naon metot ngeunaan Pearl Harbour nyaéta sakabéh gagalna komunikasi anu ngarah ka serangan.AS ngagaduhan bukti anu hadé ngeunaan krisis anu caket, tapi sadaya cara pikeun ngahubungi pangkalan militérna di Honolulu henteu hasil, sareng pulo éta teu waspada.
Salaku hasil tina kagagalan ieu, DoD sadar aranjeunna peryogi sarana komunikasi anu langkung dipercaya.Ieu dibawa éléktronika ka forefront salaku sarana primér komunikasi ngaganti kode Morse.
Éta ogé nalika Perang Dunya Kadua urang ningali panggunaan PCB anu munggaran dina sekering jarak anu urang gaduh ayeuna.Alatna dianggo pikeun proyektil laju anu meryogikeun seuneu precision jarak jauh di langit atanapi di darat.The proximity fuze mimitina dikembangkeun ku Inggris pikeun ngalawan kamajuan tentara Hitler.Ieu engké dibagikeun ka Amérika Serikat dimana rarancang jeung pabrik disampurnakeun.
Salah sahiji aplikasi militér munggaran anu ngagunakeun PCB nyaéta sekering jarak.
Salila ieu, urang ogé kungsi Paul Eisler, hiji Austria hirup di Inggris, patén-patén foil tambaga dina substrat kaca non-conductive.Sora akrab?Ieu mangrupikeun konsép anu masih kami anggo ayeuna pikeun ngadamel PCB kalayan insulasi sareng tambaga di luhur / handap.Eisler nyandak gagasan ieu undak salajengna nalika anjeunna ngawangun radio kaluar tina PCB na di 1943, nu bakal rarata jalan pikeun aplikasi militér hareup.
Paul Eisler ngawangun radio kaluar tina papan sirkuit dicitak munggaran (PCB).
Baby Boomers (1940s)
Nalika Perang Dunya Kadua caket, urang ningali prajurit urang sumping ka bumi, ngamimitian kulawarga, sareng gaduh seueur budak.Cue baby boomers.Dina jaman pasca perang urang ningali perbaikan anu ageung pikeun alat-alat anu aya sapertos pembersih vakum, mesin cuci, televisi sareng radio.Ayeuna Resesi Agung aya di tukangeun urang, seueur konsumen tungtungna tiasa nanggung alat-alat ieu di bumina.
Kami masih teu acan ningali PCB kelas konsumen.Dimana karya Paul Eisler?Tingali dina TV heubeul ieu di handap tur Anjeun bakal ningali sadaya komponén, tapi tanpa yayasan PCB kaayaan.
Hiji TV Motorola heubeul ti 1948, euweuh PCB.
Sanajan kurangna PCBs, urang teu ningali datangna transistor di Bell Labs di 1947. Butuh genep taun deui di 1953 saméméh alat ieu tungtungna dipaké dina produksi, tapi naha jadi lila?Jaman harita, informasi disebarkeun ngaliwatan jurnal, konferensi, jeung sajabana Saméméh jaman informasi, sumebarna informasi ngan butuh waktu pikeun nyebarkeun.
Transistor munggaran dilahirkeun di Bell Laboratories di 1947.
Era Perang Tiis (1947 - 1991)
Munculna jaman Perang Tiis nandaan periode considerable tegangan antara Amérika Serikat jeung Uni Soviét.Kusabab bédana antara kapitalisme sareng komunisme, dua raksasa ieu ampir saling perang sareng nempatkeun dunya dina ancaman karusakan nuklir.
Pikeun tetep payun dina balapan senjata ieu, dua pihak kedah ningkatkeun kamampuan komunikasi pikeun ngartos naon anu dilakukeun ku musuh.Di dieu urang ningali PCB dipaké pikeun poténsi pinuh na.Dina 1956, Angkatan Darat AS medalkeun patén pikeun "prosés assembly circuit".Pabrikan ayeuna gaduh cara pikeun nahan éléktronika sareng ngadamel sambungan antara komponén sareng ngambah tambaga.
Salaku PCBs mimiti take off di dunya manufaktur, urang kapanggih sorangan dina lomba spasi munggaran di dunya.Rusia ngagaduhan sababaraha prestasi anu luar biasa salami ieu, kalebet:
1957 Ngaluncurkeun satelit jieunan munggaran, Sputnik
1959 Peluncuran Luna 2, pesawat ruang angkasa munggaran ka Bulan
Dina 1961 Yuri Gagarin, anu cosmonaut munggaran, dikirim ka orbit Bumi
Satelit jieunan munggaran Rusia, Sputnik, diluncurkeun dina 1957.
Dimana Amérika dina sakabéh ieu?Utamana katinggaleun, biasana peryogi sataun atanapi dua pikeun ngembangkeun téknologi anu sami.Alamat celah ieu, urang ningali anggaran spasi AS tumuwuh fivefold di 1960. Urang ogé boga kawentar 1962 pidato Présidén Kennedy, bagian tina nu patut quoting:
“Urang milih ka bulan!Urang milih indit ka bulan pikeun ngalakukeun hal séjén dékade ieu, lain sabab gampang, tapi sabab teuas;sabab tujuan ieu bakal ngabantosan ngatur sareng ngukur tanaga sareng katerampilan anu pangsaéna, sabab Tantangan ieu mangrupikeun naon anu urang hoyong laksanakeun, naon anu urang henteu daék tunda, sareng naon anu urang daék meunang.– John F. Kennedy, Présidén Amérika Sarikat, 12 Séptémber 1962
Sadaya ieu nyababkeun momen penting dina sajarah.Dina 20 Juli 1969, lalaki Amérika munggaran badarat di bulan.
Lalaki munggaran dina bulan, momen bersejarah pikeun umat manusa.
Balik deui ka PCB, di 1963 urang ngagaduhan Hazeltyne Corporation patén téknologi ngaliwatan-liang anu munggaran.Ieu bakal ngidinan komponén bisa dipak nutup babarengan dina PCB nu tanpa pikahariwangeun ngeunaan cross-nyambungkeun.Urang ogé ningali bubuka Surface Mount Technology (SMT), dikembangkeun ku IBM.Majelis padet ieu mimiti katingal dina prakték dina booster rokét Saturnus.
1967 Patén téhnologi PCB ngaliwatan liang munggaran.
Dawn of the Microprocessor (1970-an)
Taun 70-an nyangking microprocessor munggaran dina bentuk sirkuit terpadu (IC).Ieu mimitina dikembangkeun ku Jack Kilby Texas Instrumén di 1958. Kilby éta anyar pikeun TI, ku kituna gagasan inovatif na pikeun IC anu sakitu legana diteundeun handapeun wraps.Nanging, nalika insinyur senior TI dikirim ka rapat saminggu, Kilby tetep tinggaleun sareng lumpat kalayan ideu dina sirahna.Di dieu, anjeunna ngembangkeun IC munggaran di laboratorium TI, sareng insinyur anu uih deui resep éta.
Jack Kilby nyepeng sirkuit terpadu munggaran.
Dina taun 1970-an, urang nempo pamakéan munggaran ICs dina manufaktur éléktronika.Dina titik ieu, upami anjeun henteu nganggo PCB pikeun sambungan anjeun, anjeun aya masalah anu ageung.
Fajar Jaman Digital (1980-an)
Jaman digital parantos nyababkeun parobihan ageung dina média anu urang konsumsi, kalayan ngenalkeun alat pribadi sapertos cakram, VHS, kaméra, konsol kaulinan, walkman, sareng seueur deui.
Dina 1980, konsol video game Atari ngawujudkeun impian barudak.
Kadé dicatet yén PCB masih digambar ku leungeun maké papan lampu na stencils, tapi lajeng komputer tur EDA datang sapanjang.Di dieu urang ningali parangkat lunak EDA sapertos Protel sareng EAGLE ngarobih cara urang ngarancang sareng ngadamel éléktronika.Gantina poto PCB, urang ayeuna bisa nyimpen desain salaku file téks Gerber, nu koordinat bisa diasupkeun kana mesin fabrikasi pikeun ngahasilkeun PCB nu.
Jaman Internét (1990s)
Dina 90s, urang nempo pamakéan silikon datang kana ayunan pinuh ku bubuka BGA.Ayeuna urang tiasa nyocogkeun langkung seueur gerbang dina hiji chip sareng mimitian ngahijikeun mémori sareng sistem-on-chip (SoCs) babarengan.Ieu oge jaman miniaturization tinggi éléktronika.Kami henteu ningali fitur-fitur anyar anu ditambihkeun kana PCB, tapi sadayana prosés desain mimiti robih sareng mekar, pindah ka IC.
Désainer ayeuna kedah nerapkeun strategi design-for-test (DFT) kana perenahna.Teu gampang pop komponén tur nambahkeun garis biru.Insinyur kedah ngarancang perenahna kalayan ngémutan ulang masa depan.Naha sadaya komponén ieu disimpen dina cara anu gampang dileungitkeun?Ieu mangrupikeun perhatian anu ageung.
Éta ogé jaman nalika bungkusan komponén anu langkung alit sapertos 0402 ngadamel patri panangan papan sirkuit ampir teu mungkin.Désainer ayeuna cicing dina parangkat lunak EDA na sareng produsén tanggung jawab pikeun produksi fisik sareng perakitan.
Surface Gunung komponén ti nu panggedéna ka nu pangleutikna.
Jaman hibrida (2000-an sareng salajengna)
Motong ka jaman kiwari éléktronika jeung desain PCB;naon nu disebut jaman hibrid.Baheula, urang ngagaduhan sababaraha alat pikeun sababaraha kabutuhan.Anjeun peryogi kalkulator;Anjeun meuli kalkulator.Anjeun hoyong maén video kaulinan;Anjeun meuli konsol video game.Ayeuna anjeun tiasa mésér smartphone sareng kéngingkeun 30 tingkatan anu béda tina fitur anu diwangun.Ieu sigana atra pisan, tapi éta luar biasa nalika anjeun leres-leres ningali sadaya hal anu tiasa dilakukeun ku smartphone urang:
alat kaulinan buku alamat e-mail barkod scanner senter bel navigasi kaméra
jadwal pamuter musik VCR peta Internet browser almenak pilem pamuter kalkulator
Telepon notebook tiket recorder mesin ngajawaban Buku perbankan pesen pondok
Kami dina umur konsolidasi alat, tapi naon salajengna?PCB diadegkeun sareng urang gaduh prosés sareng prosedur pikeun ampir sadayana.Aplikasi-speed tinggi janten norma.Urang ogé ningali yén ngan 25% tina desainer PCB anu di handapeun umur 45, bari 75% Nyiapkeun pikeun retire.Industri sigana dina waktos krisis.
Naha masa depan desain PCB janten robot?Meureun dina wearable kalawan sirkuit flex?Atanapi urang tiasa ningali proton ngagentos éléktron sareng fotonik.Sajauh naon anu urang terang ngeunaan PCB fisik, éta malah tiasa robih di hareup.Teu perlu pikeun medium fisik pikeun ngaktipkeun sambungan antara komponén, tapi rada poténsi téhnologi gelombang.Ieu bakal ngamungkinkeun komponén pikeun ngirim sinyal sacara nirkabel tanpa peryogi tambaga.
Naon nu bakal datang ka hareup?
Teu aya anu terang dimana masa depan desain PCB, atanapi bahkan éléktronika sacara umum, nuju.Geus ampir 130 taun saprak otot manufaktur urang mimiti jalan.Ti saprak éta, dunya parantos robih salamina kalayan ngenalkeun produk utama sapertos mobil, alat, komputer, smartphone, sareng seueur deui.Geus kaliwat poé nalika urang gumantung kana batubara, kayu atawa minyak pikeun sakabéh mata pencaharian dasar urang jeung survival.Ayeuna urang gaduh gadget éléktronik anu tiasa nyumponan kabutuhan sapopoé.
Tapi naon nu bakal datang?Ieu kanyahoan badag.Urang kabeh terang yén unggal penemuan sateuacan urang nangtung dina taktak nu miheulaan na.Karuhun urang dibawa desain PCB ka tempat éta kiwari, sarta ayeuna urang kudu innovate na revolutionize cara urang ngarancang jeung interaksi jeung téhnologi.Masa depan tiasa naon waé.Masa depan gumantung ka anjeun.
waktos pos: Mar-17-2023