ประวัติโดยย่อของการพัฒนาแผงวงจรพิมพ์

เช่นเดียวกับสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่อื่น ๆ ในประวัติศาสตร์แผงวงจรพิมพ์ (PCB)อย่างที่เราทราบกันดีว่าทุกวันนี้มีพื้นฐานมาจากความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นตลอดประวัติศาสตร์ในมุมเล็กๆ ของโลก เราสามารถย้อนรอยประวัติศาสตร์ของ PCB ย้อนหลังไปกว่า 130 ปี เมื่อเครื่องจักรอุตสาหกรรมที่ยิ่งใหญ่ของโลกเพิ่งเริ่มต้นขึ้นสิ่งที่เราจะพูดถึงในบล็อกนี้ไม่ใช่ประวัติศาสตร์ที่สมบูรณ์ แต่เป็นช่วงเวลาสำคัญที่เปลี่ยน PCB ให้เป็นอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

ทำไมต้อง PCB?

เมื่อเวลาผ่านไป PCB ได้พัฒนาเป็นเครื่องมือสำหรับเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยง่ายในการประกอบด้วยมือได้เปลี่ยนไปสู่ชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ต้องใช้ความแม่นยำและประสิทธิภาพเชิงกลอย่างรวดเร็วใช้สองกระดานที่แสดงในรูปด้านล่างเป็นตัวอย่างอันหนึ่งเป็นกระดานเก่าจากปี 1960 สำหรับเครื่องคิดเลขอีกอันคือเมนบอร์ดความหนาแน่นสูงทั่วไปที่คุณจะเห็นในคอมพิวเตอร์ปัจจุบัน

การเปรียบเทียบ PCB ระหว่างเครื่องคิดเลขปี 1968 กับเมนบอร์ดสมัยใหม่ในปัจจุบัน

ในเครื่องคิดเลข เราอาจมีทรานซิสเตอร์มากกว่า 30 ตัว แต่บนชิปตัวเดียวบนเมนบอร์ด คุณจะพบทรานซิสเตอร์มากกว่าล้านตัวประเด็นคืออัตราความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการออกแบบ PCB นั้นน่าประทับใจทุกอย่างบน PCB ของเครื่องคิดเลขสามารถรวมเข้ากับชิปตัวเดียวได้แล้วในการออกแบบทุกวันนี้สิ่งนี้ดึงดูดความสนใจไปที่แนวโน้มที่โดดเด่นหลายประการในการผลิต PCB:

เรากำลังรวมฟังก์ชันเพิ่มเติมเข้ากับอุปกรณ์ขั้นสูง เช่น วงจรรวม (IC) และไมโครโปรเซสเซอร์

เรากำลังลดขนาดส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุลงไปจนถึงระดับจุลภาค

ทั้งหมดนี้นำไปสู่การเพิ่มความหนาแน่นของส่วนประกอบและความซับซ้อนบนแผงวงจรของเรา

ความก้าวหน้าทั้งหมดนี้ขับเคลื่อนโดยการปรับปรุงความเร็วและฟังก์ชันการทำงานของผลิตภัณฑ์ของเราเป็นหลักเราคาดหวังว่าอุปกรณ์ของเราจะตอบสนองทันที การหน่วงเวลาเพียงไม่กี่วินาทีก็สามารถทำให้เราบ้าคลั่งได้สำหรับการทำงาน ให้พิจารณาวิดีโอเกมย้อนกลับไปในยุค 80 คุณอาจเคยเล่น Pac-Man ที่อาร์เคดตอนนี้เรากำลังเห็นการเป็นตัวแทนของความเป็นจริงความคืบหน้าเป็นเพียงบ้า

ทุกวันนี้ภาพวิดีโอเกมเกือบจะเหมือนจริง

เป็นที่ชัดเจนว่า PCBs มีการพัฒนาเพื่อตอบสนองสิ่งที่เราคาดหวังจากอุปกรณ์ของเราโดยตรงเราต้องการผลิตภัณฑ์ที่เร็วกว่า ถูกกว่า และทรงพลังกว่า และวิธีเดียวที่จะตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้คือการลดขนาดและปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตความเจริญด้านอิเล็กทรอนิกส์และ PCB เริ่มต้นขึ้นเมื่อใดในรุ่งอรุณของยุคทอง

ยุคทอง (พ.ศ. 2422 – 2443)

เราสิ้นสุดสงครามกลางเมืองอเมริกาในทศวรรษที่ 60 และตอนนี้การผลิตของอเมริกากำลังเฟื่องฟูในระหว่างนี้ เรากำลังทำสิ่งที่เราทำได้ ตั้งแต่อาหารไปจนถึงเสื้อผ้า เฟอร์นิเจอร์ และราวจับอุตสาหกรรมการเดินเรืออยู่ในแนวรุก และวิศวกรที่เก่งที่สุดของเรากำลังหาวิธีพาคนจากชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกาไปยังชายฝั่งตะวันตกใน 5 ถึง 7 วันแทนที่จะเป็น 5 ถึง 7 เดือน

ทางรถไฟทำให้การเดินทางจากชายฝั่งหนึ่งไปยังอีกฝั่งหนึ่งใช้เวลาหลายวันแทนที่จะเป็นเดือน

ในช่วงเวลานี้ เรายังนำไฟฟ้าเข้ามาใช้ในบ้าน อันดับแรกคือในเมือง จากนั้นตามชานเมืองและในชนบทปัจจุบันไฟฟ้าใช้แทนถ่านหิน ไม้ และน้ำมันลองนึกถึงการใช้ชีวิตในนิวยอร์กในช่วงฤดูหนาวอันโหดร้าย พยายามทำอาหารหรือทำให้ร่างกายอบอุ่นด้วยถ่านสกปรกหรือกองฟืนไฟฟ้าเปลี่ยนทั้งหมดนั้น

ประเด็นที่น่าสนใจคือ Standard Oil ซึ่งผูกขาดตลาดน้ำมันไม่ได้จัดหาน้ำมันสำหรับเบนซินตลาดของพวกเขาคือน้ำมันสำหรับปรุงอาหาร ทอด และจุดไฟด้วยการกำเนิดของไฟฟ้า Standard Oil จำเป็นต้องกำหนดการใช้น้ำมันใหม่ ซึ่งจะมาพร้อมกับการเปิดตัวรถยนต์

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2421 บริษัทน้ำมันสแตนดาร์ดออกหุ้น และการผูกขาดน้ำมันเริ่มต้นขึ้น

ในช่วงยุคทอง เราได้เห็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่เกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าเราคิดค้นมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลนอกจากนี้เรายังเห็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งทำตรงกันข้ามโดยการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

ยังเป็นช่วงเวลาของนักประดิษฐ์อัจฉริยะที่ยังคงสร้างผลกระทบต่อโลกอิเล็กทรอนิกส์ของเรามาจนถึงทุกวันนี้ ได้แก่:

โทมัส เอดิสันประดิษฐ์หลอดไฟในปี 1879 ภาพยนตร์ในปี 1889 และนวัตกรรมอื่นๆ อีกมากมาย

Nikola Tesla คิดค้นมอเตอร์ไฟฟ้าในปี 1888 และแหล่งพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับในปี 1895

Alexander Graham Bell ประดิษฐ์โทรศัพท์ในปี 1876

Kodak ของ George Eastman ประดิษฐ์กล้องสำหรับผู้บริโภคตัวแรกในปี 1884

Herman Hollerith ประดิษฐ์เครื่องสร้างตารางในปี 1890 และก่อตั้งบริษัท IBM

ในช่วงเวลาแห่งนวัตกรรมที่เข้มข้นนี้ หนึ่งในข้อถกเถียงที่ใหญ่ที่สุดคือระหว่าง AC และ DCในที่สุดกระแสสลับของเทสลาก็กลายเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการส่งพลังงานในระยะทางไกลอย่างไรก็ตาม ที่น่าสนใจคือ เรายังคงจัดการกับการแปลง AC-DC อยู่ในปัจจุบัน

AC อาจชนะการต่อสู้ แต่ DC ยังคงครองอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ดูที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ที่คุณเสียบเข้ากับผนัง คุณต้องแปลงไฟ AC เป็น DCหรือหากคุณดูที่โครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ พวกมันผลิตไฟฟ้าเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งต้องแปลงกลับเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแหล่งพลังงาน และกลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อให้อุปกรณ์ของเราใช้งานได้คุณเกือบจะพูดได้ว่าการโต้วาทีของ AC-DC นั้นไม่เคยจบลง ความสมดุลเพิ่งเกิดขึ้นระหว่างสองแนวคิดที่เป็นปฏิปักษ์กัน

มีการกลับไปกลับมามากมายระหว่าง AC และ DC ในแผงโซลาร์เซลล์

โปรดทราบว่าแนวคิดดั้งเดิมของ PCB ไม่ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้นในยุคทองอย่างไรก็ตาม หากไม่มีความสามารถในการผลิตของยุคนี้และอิทธิพลของไฟฟ้าที่แพร่หลาย PCB จะไม่มีทางเป็นอย่างที่เป็นอยู่ทุกวันนี้

ยุคก้าวหน้า (พ.ศ. 2433 – 2463)

ยุคก้าวหน้าถูกทำเครื่องหมายด้วยช่วงเวลาแห่งการปฏิรูปสังคม โดยมีกฎหมายเช่นกฎหมายต่อต้านการผูกขาดของเชอร์แมนทำลายการผูกขาดของสแตนดาร์ดออยล์นี่คือตอนที่เราเห็นสิทธิบัตร PCB ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2446 อัลเบิร์ต แฮนสัน นักประดิษฐ์ชาวเยอรมันได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรอังกฤษสำหรับอุปกรณ์ที่อธิบายว่าเป็นตัวนำฟอยล์แบนบนกระดานฉนวนหลายชั้นเสียงคุ้นเคย?

ภาพวาดแสดงสิทธิบัตร PCB ชิ้นแรกของ Albert Hanson

แฮนเซนยังอธิบายถึงแนวคิดของการใช้งานผ่านรูในสิทธิบัตรของเขาด้วยที่นี่เขาแสดงให้เห็นว่าคุณสามารถเจาะรูสองชั้นด้วยเส้นแนวตั้งเพื่อเชื่อมต่อไฟฟ้า

ในช่วงเวลานี้ เราเริ่มเห็นเอดิสันและผู้นำธุรกิจคนอื่นๆ ผลักดันครั้งใหญ่เพื่อนำอุปกรณ์ไฟฟ้าเข้ามาใช้ในบ้านทุกวันปัญหาของการผลักดันนี้คือการขาดมาตรฐานอย่างสมบูรณ์ถ้าคุณอาศัยอยู่ในนิวยอร์กหรือนิวเจอร์ซีย์ และใช้ไฟฟ้าที่ประดิษฐ์โดยเอดิสันเพื่อให้แสงสว่าง ทำความร้อน หรือทำอาหาร จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณใช้ไฟฟ้าเหล่านี้ในเมืองอื่นไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากแต่ละเมืองมีการกำหนดค่าซ็อกเก็ตของตนเอง

ปัญหายังแย่ลงไปอีกเมื่อเอดิสันไม่เพียงแค่ต้องการขายหลอดไฟให้กับผู้คนเท่านั้น เขายังต้องการขายบริการอีกด้วยเอดิสันสามารถให้บริการไฟฟ้าแก่คุณเป็นรายเดือนจากนั้นคุณจะซื้อหลอดไฟ เครื่องใช้ไฟฟ้า ฯลฯ แน่นอนว่าไม่มีบริการใดที่เข้ากันได้กับวิธีการแข่งขันอื่นๆ

เราอยากจะขอบคุณ Harvey Hubbel ที่ยุติความยุ่งเหยิงนี้ได้ในที่สุดในปี 1915 เขาได้จดสิทธิบัตรปลั๊กเต้ารับมาตรฐานที่ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันตอนนี้เราไม่มีเครื่องปิ้งขนมปังหรือจานร้อนเสียบเข้ากับเต้ารับหลอดไฟนี่เป็นชัยชนะครั้งยิ่งใหญ่สำหรับการกำหนดมาตรฐานอุตสาหกรรม

ขอบคุณ Harvey Hubbel ตอนนี้เรามีเต้ารับติดผนังที่ได้มาตรฐานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด

หมายเหตุสุดท้าย ยุคก้าวหน้าถูกทำเครื่องหมายด้วยสงครามโลกครั้งที่ 1 ความขัดแย้งนี้มุ่งเน้นไปที่เครื่องจักรและสงครามสนามเพลาะเท่านั้นแนวคิดของ PCB หรือแม้แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน ยังไม่มีการใช้งานทางทหาร แต่จะมีขึ้นในเร็วๆ นี้

คำรามยี่สิบ (1920s)

เมื่อสงครามโลกครั้งที่ 1 สิ้นสุดลง ตอนนี้เราอยู่ในช่วง Roaring Twenties ซึ่งเศรษฐกิจของอเมริกากำลังเฟื่องฟูอย่างมากนับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่ผู้คนอาศัยอยู่ในเมืองมากกว่าในฟาร์มนอกจากนี้ เรายังเริ่มเห็นเครือข่ายและแบรนด์ต่าง ๆ ได้รับการแนะนำทั่วสหรัฐอเมริกาคุณอาจมีร้านค้าของครอบครัวหนึ่งหรือสองแห่งในสองเมืองที่แตกต่างกัน แต่ตอนนี้เรามีแบรนด์และร้านค้ารายใหญ่ที่เป็นระดับประเทศ

สิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในยุคนี้คือรถยนต์ของ Henry Ford และโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นสถานการณ์คล้ายกับช่วงปี 1990 เมื่อเราต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญเพื่อจัดการกับอินเทอร์เน็ตและยุคข้อมูลข่าวสารของเรา โดยการสร้างสวิตช์ เราเตอร์ และสายเคเบิลใยแก้วนำแสงรถยนต์ก็ไม่มีข้อยกเว้น

รถคันแรกของ Henry Ford – รถขับเคลื่อนสี่ล้อ

ที่นี่เราได้เห็นสิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นถนนลูกรังที่กำลังถูกลาดยางผู้คนต้องการน้ำมันเพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีสถานีบริการน้ำมันคุณยังมีร้านซ่อม อุปกรณ์เสริม และอื่นๆวิถีชีวิตของผู้คนจำนวนมากมีจุดเริ่มต้นมาจากการประดิษฐ์รถยนต์ และยังคงเป็นอยู่ในปัจจุบัน

ในช่วงนี้เองที่เราได้เห็นการนำเครื่องใช้ไฟฟ้าสมัยใหม่ที่เรายังใช้กันอยู่ในปัจจุบัน เช่น เครื่องซักผ้า เครื่องดูดฝุ่น และตู้เย็นเป็นครั้งแรกที่ผู้คนจะสามารถซื้อสินค้าที่เน่าเสียง่ายในร้านค้าและเก็บไว้ได้นานขึ้น

แต่ PCBs ของเราอยู่ที่ไหนเรายังไม่เห็นมันใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือรถยนต์ที่เปิดตัวในช่วงเวลานี้อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2468 Charles Ducasse ได้ยื่นจดสิทธิบัตรซึ่งอธิบายขั้นตอนการเติมหมึกนำไฟฟ้าลงในวัสดุฉนวนสิ่งนี้จะส่งผลให้บอร์ดการเดินสายแบบพิมพ์ (PWB) ในภายหลังสิทธิบัตรนี้เป็นการใช้งานจริงครั้งแรกที่คล้ายกับ PCB แต่เป็นขดลวดความร้อนระนาบเท่านั้นเรายังไม่ได้รับการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างบอร์ดกับส่วนประกอบต่างๆ แต่เราใกล้จะถึงแล้ว

PCB มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยคราวนี้ถูกใช้เป็นคอยล์ร้อนสำหรับ Charles Ducas

ภาวะเศรษฐกิจตกต่ำครั้งใหญ่ (ทศวรรษที่ 1930)

ในปี 1929 ตลาดหุ้นดิ่งลง และนวัตกรรมที่ยอดเยี่ยมในยุคของเราก็ดิ่งลงที่นี่เราเห็นช่วงของการว่างงานสูงกว่า 25% ธนาคารล้มเหลว 25,000 แห่ง และปัญหามากมายทั่วโลกเป็นช่วงเวลาที่น่าเศร้าสำหรับมนุษยชาติโดยรวม ปูทางไปสู่การผงาดขึ้นของฮิตเลอร์ มุสโสลินี สตาลิน และความขัดแย้งในโลกอนาคตของเราPCBs อาจเงียบมาจนถึงตอนนี้ แต่นั่นคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง

ภาวะเศรษฐกิจตกต่ำครั้งใหญ่ส่งผลกระทบต่อทุกคน ตั้งแต่ธนาคารไปจนถึงคนงานทั่วไป

สงครามโลกครั้งที่ 2 (พ.ศ. 2482 – 2488)

สงครามโลกครั้งที่สองกำลังดำเนินอยู่ และสหรัฐอเมริกาเข้าร่วมการต่อสู้หลังจากการทิ้งระเบิดเพิร์ลฮาร์เบอร์ในปี 2485 สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับเพิร์ลฮาร์เบอร์คือความล้มเหลวในการสื่อสารทั้งหมดที่นำไปสู่การโจมตีสหรัฐฯ มีหลักฐานที่ดีเกี่ยวกับวิกฤตการณ์ที่ใกล้จะเกิดขึ้น แต่วิธีการติดต่อกับฐานทัพทหารของพวกเขาในโฮโนลูลูทุกวิถีทางกลับไม่ประสบผลสำเร็จ และเกาะแห่งนี้ก็ตั้งรับไม่ทัน

ผลจากความล้มเหลวนี้ DoD ตระหนักว่าพวกเขาต้องการวิธีการสื่อสารที่เชื่อถือได้มากขึ้นสิ่งนี้นำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาสู่แถวหน้าในฐานะวิธีหลักในการสื่อสารแทนรหัสมอร์ส

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 เราเห็นการใช้ PCBs เป็นครั้งแรกในฟิวส์ระยะใกล้ที่เรามีในปัจจุบันอุปกรณ์นี้ใช้สำหรับขีปนาวุธความเร็วสูงที่ต้องการการยิงระยะไกลอย่างแม่นยำในท้องฟ้าหรือบนบกเดิมทีอังกฤษได้พัฒนาสายใยแก้วนำแสงเพื่อตอบโต้การรุกคืบของกองทัพฮิตเลอร์ต่อมาได้แบ่งปันกับสหรัฐอเมริกาซึ่งการออกแบบและการผลิตนั้นสมบูรณ์แบบ

หนึ่งในการใช้งานทางทหารครั้งแรกที่ใช้ PCBs คือฟิวส์ระยะใกล้

ในช่วงเวลานี้ เรายังมี Paul Eisler ชาวออสเตรียที่อาศัยอยู่ในสหราชอาณาจักร จดสิทธิบัตรฟอยล์ทองแดงบนพื้นผิวแก้วที่ไม่นำไฟฟ้าเสียงคุ้นเคย?นี่คือแนวคิดที่เรายังคงใช้มาจนถึงปัจจุบันเพื่อสร้าง PCB ที่มีฉนวนและทองแดงด้านบน/ด้านล่างEisler นำแนวคิดนี้ไปอีกขั้นเมื่อเขาสร้างวิทยุจาก PCB ในปี 1943 ซึ่งจะปูทางสำหรับการใช้งานทางทหารในอนาคต

Paul Eisler สร้างวิทยุจากแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เครื่องแรก

เบบี้บูมเมอร์ (1940s)

เมื่อสงครามโลกครั้งที่ 2 ใกล้เข้ามา เราเห็นทหารของเรากลับบ้าน สร้างครอบครัว และมีลูกมากมายคิวเบบี้บูมเมอร์ในยุคหลังสงครามเราเห็นการปรับปรุงอุปกรณ์ที่มีอยู่อย่างขนานใหญ่ เช่น เครื่องดูดฝุ่น เครื่องซักผ้า โทรทัศน์ และวิทยุเมื่อภาวะเศรษฐกิจถดถอยครั้งใหญ่อยู่เบื้องหลังเรา ผู้บริโภคจำนวนมากสามารถซื้ออุปกรณ์เหล่านี้ในบ้านได้ในที่สุด

เรายังไม่เห็น PCB เกรดผู้บริโภคผลงานของ Paul Eisler อยู่ที่ไหน?ลองดูทีวีเครื่องเก่านี้ด้านล่าง แล้วคุณจะเห็นส่วนประกอบทั้งหมด แต่ไม่มีรากฐานของ PCB

ทีวี Motorola รุ่นเก่าจากปี 1948 ไม่มี PCB

แม้จะไม่มี PCBs แต่เราได้เห็นการมาถึงของทรานซิสเตอร์ที่ Bell Labs ในปี 1947 ในปี 1953 ต้องใช้เวลาอีกหกปีก่อนที่อุปกรณ์จะถูกนำมาใช้ในการผลิตในที่สุด แต่ทำไมนานจังในสมัยนั้น มีการเผยแพร่ข้อมูลผ่านวารสาร การประชุม ฯลฯ ก่อนยุคสารสนเทศ การแพร่กระจายของข้อมูลต้องใช้เวลาในการแพร่กระจาย

ทรานซิสเตอร์ตัวแรกถือกำเนิดขึ้นที่ Bell Laboratories ในปี 1947

ยุคสงครามเย็น (พ.ศ. 2490 – 2534)

การถือกำเนิดของยุคสงครามเย็นเป็นช่วงเวลาแห่งความตึงเครียดระหว่างสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตเนื่องจากความแตกต่างระหว่างทุนนิยมและคอมมิวนิสต์ ยักษ์ใหญ่ทั้งสองนี้เกือบจะทำสงครามกันและทำให้โลกตกอยู่ภายใต้การคุกคามของการทำลายล้างด้วยนิวเคลียร์

ทั้งสองฝ่ายต้องปรับปรุงความสามารถในการสื่อสารเพื่อให้เข้าใจว่าศัตรูกำลังทำอะไรที่นี่เราเห็นการใช้ PCB อย่างเต็มประสิทธิภาพในปี 1956 กองทัพสหรัฐได้เผยแพร่สิทธิบัตรสำหรับ "กระบวนการประกอบวงจร"ขณะนี้ผู้ผลิตมีวิธีทั้งจับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบที่มีร่องรอยทองแดง

เมื่อ PCBs เริ่มแพร่หลายในโลกการผลิต เราพบว่าตัวเองอยู่ในการแข่งขันในอวกาศครั้งแรกของโลกรัสเซียประสบความสำเร็จอย่างน่าอัศจรรย์ในช่วงเวลานี้ ได้แก่:

พ.ศ. 2500 ส่งดาวเทียมประดิษฐ์ดวงแรก Sputnik

1959 เปิดตัว Luna 2 ซึ่งเป็นยานอวกาศลำแรกที่ไปดวงจันทร์

ในปี 1961 ยูริ กาการิน นักบินอวกาศคนแรกถูกส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก

Sputnik ดาวเทียมประดิษฐ์ดวงแรกของรัสเซียเปิดตัวในปี 2500

อเมริกาอยู่ที่ไหนในทั้งหมดนี้?ส่วนใหญ่ล้าหลัง มักใช้เวลาหนึ่งปีหรือสองปีในการพัฒนาเทคโนโลยีเดียวกันการจัดการกับช่องว่างนี้ เราเห็นว่างบประมาณด้านอวกาศของสหรัฐฯ เพิ่มขึ้นห้าเท่าในปี 1960 นอกจากนี้ เรายังมีคำพูดที่มีชื่อเสียงของประธานาธิบดีเคนเนดีในปี 1962 ซึ่งส่วนหนึ่งควรค่าแก่การอ้างอิง:

“เราเลือกที่จะไปดวงจันทร์!เราเลือกที่จะไปดวงจันทร์เพื่อทำอย่างอื่นในทศวรรษนี้ ไม่ใช่เพราะมันง่าย แต่เพราะมันยากเพราะเป้าหมายนี้จะช่วยจัดระเบียบและวัดพลังและทักษะที่ดีที่สุดของเรา เนื่องจากความท้าทายนี้เป็นสิ่งที่เราเต็มใจทำ สิ่งที่เราไม่ต้องการเลื่อนออกไป และสิ่งที่เราเต็มใจจะชนะ”– จอห์น เอฟ. เคนเนดี ประธานาธิบดีแห่งสหรัฐอเมริกา 12 กันยายน 2505

ทั้งหมดนี้นำไปสู่ช่วงเวลาสำคัญในประวัติศาสตร์เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 ชายชาวอเมริกันคนแรกได้ลงจอดบนดวงจันทร์

มนุษย์คนแรกบนดวงจันทร์ ช่วงเวลาแห่งประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ

ย้อนกลับไปที่ PCBs ในปี 1963 เรามี Hazeltyne Corporation จดสิทธิบัตรเทคโนโลยีการเจาะรูทะลุแผ่นแรกสิ่งนี้จะช่วยให้ส่วนประกอบต่าง ๆ ถูกบรรจุไว้ใกล้กันบน PCB โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการเชื่อมต่อข้ามเรายังได้เห็นการเปิดตัว Surface Mount Technology (SMT) ที่พัฒนาโดย IBMส่วนประกอบที่หนาแน่นเหล่านี้ถูกพบครั้งแรกในทางปฏิบัติในเครื่องสนับสนุนจรวดของดาวเสาร์

พ.ศ. 2510 สิทธิบัตรเทคโนโลยี PCB แบบเจาะรูเป็นครั้งแรก

รุ่งอรุณแห่งไมโครโปรเซสเซอร์ (1970s)

ยุค 70 นำไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรกมาให้เราในรูปแบบของวงจรรวม (IC)สิ่งนี้ได้รับการพัฒนาโดย Jack Kilby แห่ง Texas Instruments ในปี 1958 Kilby ยังใหม่สำหรับ TI ดังนั้นแนวคิดเชิงนวัตกรรมของเขาสำหรับ IC จึงถูกปกปิดไว้เป็นส่วนใหญ่อย่างไรก็ตาม เมื่อวิศวกรอาวุโสของ TI ถูกส่งไปประชุมนานหนึ่งสัปดาห์ Kilby รั้งท้ายและวิ่งไปพร้อมกับความคิดในหัวของเขาที่นี่ เขาพัฒนา IC ตัวแรกในห้องปฏิบัติการ TI และวิศวกรที่กลับมาก็ชื่นชอบมัน

Jack Kilby ถือวงจรรวมตัวแรก

ในปี 1970 เราเห็นการใช้ IC เป็นครั้งแรกในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ณ จุดนี้ หากคุณไม่ได้ใช้ PCB สำหรับการเชื่อมต่อ แสดงว่าคุณกำลังมีปัญหาใหญ่

รุ่งอรุณแห่งยุคดิจิทัล (ทศวรรษที่ 1980)

ยุคดิจิทัลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในสื่อที่เราบริโภค ด้วยการแนะนำอุปกรณ์ส่วนบุคคล เช่น แผ่นดิสก์, VHS, กล้อง, เกมคอนโซล, วอล์คแมน และอื่น ๆ

ในปี 1980 เครื่องเล่นวิดีโอเกม Atari ทำให้ความฝันของเด็กๆ เป็นจริง

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่า PCBs ยังคงวาดด้วยมือโดยใช้กระดานไฟและสเตนซิล แต่จากนั้นคอมพิวเตอร์และ EDA ก็เข้ามาที่นี่เราเห็นว่าซอฟต์แวร์ EDA เช่น Protel และ EAGLE ปฏิวัติวิธีที่เราออกแบบและผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แทนที่จะเป็นภาพถ่ายของ PCB ตอนนี้เราสามารถบันทึกการออกแบบเป็นไฟล์ข้อความ Gerber ซึ่งสามารถป้อนพิกัดลงในเครื่องจักรการผลิตเพื่อผลิต PCB

ยุคอินเทอร์เน็ต (1990s)

ในช่วงทศวรรษที่ 90 เราเห็นการใช้ซิลิคอนอย่างเต็มตัวด้วยการเปิดตัว BGAตอนนี้เราสามารถใส่เกทได้มากขึ้นบนชิปตัวเดียว และเริ่มฝังหน่วยความจำและระบบบนชิป (SoCs) เข้าด้วยกันนี่เป็นช่วงเวลาของการย่อขนาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เราไม่เห็นคุณสมบัติใหม่ใดๆ ที่เพิ่มเข้ามาใน PCB แต่กระบวนการออกแบบทั้งหมดเริ่มเปลี่ยนแปลงและพัฒนา โดยย้ายไปที่ IC

ขณะนี้นักออกแบบต้องใช้กลยุทธ์การออกแบบเพื่อทดสอบ (DFT) ในเค้าโครงของตนไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะแสดงส่วนประกอบและเพิ่มเส้นสีน้ำเงินวิศวกรต้องออกแบบเค้าโครงโดยคำนึงถึงการทำงานซ้ำในอนาคตส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้วางในลักษณะที่สามารถถอดออกได้ง่ายหรือไม่?นี่เป็นข้อกังวลอย่างมาก

นอกจากนี้ยังเป็นยุคที่ส่วนประกอบขนาดเล็กเช่น 0402 ทำให้การบัดกรีแผงวงจรด้วยมือแทบเป็นไปไม่ได้ขณะนี้นักออกแบบอาศัยอยู่ในซอฟต์แวร์ EDA และผู้ผลิตมีหน้าที่รับผิดชอบในการผลิตและประกอบชิ้นส่วน

ส่วนประกอบยึดพื้นผิวจากใหญ่ไปเล็ก

ยุคไฮบริด (ยุค 2000 ขึ้นไป)

ตัดมาที่ยุคปัจจุบันของการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และ PCB;สิ่งที่เราเรียกว่ายุคไฮบริดในอดีต เรามีอุปกรณ์หลายเครื่องสำหรับความต้องการที่หลากหลายคุณต้องมีเครื่องคิดเลขคุณซื้อเครื่องคิดเลขคุณต้องการเล่นวิดีโอเกมคุณซื้อเครื่องเล่นวิดีโอเกมตอนนี้คุณสามารถซื้อสมาร์ทโฟนและรับคุณสมบัติในตัวที่แตกต่างกัน 30 ระดับสิ่งนี้อาจดูค่อนข้างชัดเจน แต่ก็ค่อนข้างน่าประหลาดใจเมื่อคุณเห็นทุกสิ่งที่สมาร์ทโฟนของเราสามารถทำได้:

อุปกรณ์เล่นเกม สมุดที่อยู่ อีเมล เครื่องสแกนบาร์โค้ด ไฟฉาย กระดิ่ง กล้องนำทาง

ตารางเครื่องเล่นเพลง แผนที่ VCR อินเทอร์เน็ต เบราว์เซอร์ ปฏิทิน เครื่องคิดเลข เครื่องเล่นภาพยนตร์

เครื่องบันทึกตั๋ว สมุดโทรศัพท์ เครื่องตอบรับอัตโนมัติ สมุดธนาคารข้อความสั้น

เราอยู่ในยุคของการรวมอุปกรณ์ แต่จะทำอย่างไรต่อไปPCBs ก่อตั้งขึ้นและเรามีกระบวนการและขั้นตอนสำหรับเกือบทุกอย่างการใช้งานความเร็วสูงกลายเป็นเรื่องปกติเรายังเห็นว่ามีเพียง 25% ของนักออกแบบ PCB เท่านั้นที่มีอายุต่ำกว่า 45 ปี ในขณะที่ 75% กำลังเตรียมตัวเกษียณดูเหมือนว่าอุตสาหกรรมจะอยู่ในช่วงวิกฤต

อนาคตของการออกแบบ PCB จะเป็นหุ่นยนต์หรือไม่?อาจจะสวมใส่ได้ด้วยวงจรดิ้น?หรือเราอาจเห็นโปรตอนแทนที่อิเล็กตรอนด้วยโฟโตนิกส์เท่าที่เรารู้เกี่ยวกับ PCBs ทางกายภาพนั้นอาจเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคตไม่จำเป็นต้องมีสื่อกายภาพเพื่อเปิดใช้งานการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบต่างๆ แต่ควรใช้ศักยภาพของเทคโนโลยีคลื่นสิ่งนี้จะช่วยให้ส่วนประกอบต่างๆ ส่งสัญญาณแบบไร้สายโดยไม่ต้องใช้ทองแดง

อนาคตจะเป็นอย่างไร?

ไม่มีใครรู้ว่าอนาคตของการออกแบบ PCB หรือแม้กระทั่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปนั้นกำลังมุ่งหน้าไปทางไหนเป็นเวลาเกือบ 130 ปีแล้วที่กล้ามเนื้อการผลิตของเราเริ่มทำงานตั้งแต่นั้นมา โลกก็เปลี่ยนไปตลอดกาลด้วยการเปิดตัวผลิตภัณฑ์หลักๆ เช่น รถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน และอื่นๆหมดยุคที่เราพึ่งพาถ่านหิน ไม้ซุง หรือน้ำมันเพื่อการดำรงชีวิตและความอยู่รอดขั้นพื้นฐานทั้งหมดของเราปัจจุบันเรามีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถตอบสนองความต้องการในชีวิตประจำวันของเราได้

แต่อนาคตจะเป็นอย่างไร?นี่เป็นเรื่องใหญ่ที่ไม่รู้จักเราทุกคนรู้ว่าทุกสิ่งประดิษฐ์ก่อนหน้าเรายืนอยู่บนไหล่ของรุ่นก่อนบรรพบุรุษของเรานำการออกแบบ PCB มาสู่ที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน และตอนนี้เราจำเป็นต้องคิดค้นและปฏิวัติวิธีที่เราออกแบบและโต้ตอบกับเทคโนโลยีอนาคตจะเป็นอะไรก็ได้อนาคตขึ้นอยู่กับคุณ