Giống như nhiều phát minh vĩ đại khác trong suốt lịch sử,bảng mạch in (PCB)như chúng ta biết ngày nay dựa trên sự tiến bộ đạt được trong suốt lịch sử. Ở góc nhỏ của thế giới, chúng ta có thể theo dõi lịch sử của PCB hơn 130 năm trước, khi những cỗ máy công nghiệp vĩ đại của thế giới mới bắt đầu hoạt động. Những gì chúng tôi sẽ trình bày trong blog này không phải là toàn bộ lịch sử mà là những khoảnh khắc quan trọng đã biến đổi PCB thành như ngày nay.
Tại sao lại là PCB?
Theo thời gian, PCB đã phát triển thành một công cụ tối ưu hóa việc sản xuất các sản phẩm điện tử. Những gì từng dễ dàng lắp ráp bằng tay đã nhanh chóng nhường chỗ cho các bộ phận cực nhỏ đòi hỏi độ chính xác và hiệu quả cơ học. Lấy hai bảng hiển thị trong hình dưới đây làm ví dụ. Một là bảng cũ dành cho máy tính từ những năm 1960. Loại còn lại là bo mạch chủ mật độ cao điển hình mà bạn thấy trong các máy tính ngày nay.
So sánh PCB giữa máy tính năm 1968 và bo mạch chủ hiện đại ngày nay.
Trong một máy tính, chúng ta có thể có hơn 30 bóng bán dẫn, nhưng trên một con chip trên bo mạch chủ, bạn sẽ tìm thấy hơn một triệu bóng bán dẫn. Vấn đề là tốc độ tiến bộ trong công nghệ và thiết kế PCB rất ấn tượng. Mọi thứ trên máy tính PCB giờ đây có thể vừa với một con chip duy nhất trong các thiết kế ngày nay. Điều này thu hút sự chú ý đến một số xu hướng đáng chú ý trong sản xuất PCB:
Chúng tôi đang tích hợp nhiều chức năng hơn vào các thiết bị tiên tiến như mạch tích hợp (IC) và bộ vi xử lý.
Chúng tôi đang thu nhỏ các thành phần thụ động như điện trở và tụ điện xuống mức vi mô.
Tất cả điều này dẫn đến tăng mật độ thành phần và độ phức tạp trên bảng mạch của chúng tôi.
Tất cả những tiến bộ này chủ yếu được thúc đẩy bởi những cải tiến về tốc độ và chức năng của sản phẩm của chúng tôi. Chúng ta mong đợi thiết bị của mình phản hồi ngay lập tức, thậm chí một vài giây chậm trễ cũng có thể khiến chúng ta phát điên. Về chức năng, hãy xem xét trò chơi điện tử. Trở lại những năm 80, có lẽ bạn đã chơi Pac-Man tại một trò chơi điện tử. Bây giờ chúng ta đang nhìn thấy những biểu diễn quang học của thực tế. Sự tiến bộ thật điên rồ.
Ngày nay, hình ảnh trò chơi điện tử gần như sống động như thật.
Rõ ràng là PCB đã phát triển để đáp ứng trực tiếp những gì chúng ta mong đợi từ thiết bị của mình. Chúng ta cần những sản phẩm nhanh hơn, rẻ hơn, mạnh hơn và cách duy nhất để đáp ứng những nhu cầu này là thu nhỏ và nâng cao hiệu quả của quy trình sản xuất. Sự bùng nổ trong lĩnh vực điện tử và PCB bắt đầu từ khi nào? Vào buổi bình minh của Thời đại Mạ vàng.
Thời đại mạ vàng (1879 – 1900)
Chúng ta đã kết thúc Nội chiến Hoa Kỳ vào những năm 60 và hiện nay ngành sản xuất của Mỹ đang bùng nổ. Trong khi chờ đợi, chúng tôi đang làm những gì có thể, từ thực phẩm đến quần áo, đồ nội thất và đường ray. Ngành vận tải biển đang trên đà tấn công và các kỹ sư giỏi nhất của chúng tôi đang tìm cách đưa ai đó từ bờ biển phía đông Hoa Kỳ đến bờ biển phía tây trong 5 đến 7 ngày thay vì 5 đến 7 tháng.
Đường sắt khiến việc đi lại từ bờ biển này sang bờ biển khác mất nhiều ngày thay vì hàng tháng.
Trong thời gian này, chúng tôi cũng đưa điện vào nhà, đầu tiên là ở thành phố, sau đó là ở các vùng ngoại ô và nông thôn. Điện bây giờ là nguồn thay thế cho than, gỗ và dầu. Hãy nghĩ đến việc sống ở New York trong mùa đông khắc nghiệt, cố gắng nấu ăn hoặc giữ ấm bằng than bẩn hoặc đống củi. Điện đã thay đổi tất cả điều đó.
Một điểm thú vị là Standard Oil, công ty độc quyền thị trường dầu mỏ, không cung cấp dầu cho xăng. Thị trường của họ là dầu để nấu ăn, chiên và thắp sáng. Với sự ra đời của điện, Standard Oil cần xác định một cách sử dụng mới cho dầu, đi kèm với sự ra đời của ô tô.
Vào tháng 5 năm 1878, Công ty Standard Oil phát hành cổ phiếu và sự độc quyền về dầu mỏ bắt đầu.
Trong Thời đại Mạ vàng, chúng ta đã chứng kiến một số khám phá vĩ đại về điện từ. Chúng ta đã phát minh ra động cơ điện, có chức năng chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Chúng ta cũng thấy các máy phát điện làm điều ngược lại bằng cách chuyển đổi cơ năng thành điện năng.
Đó cũng là thời của những nhà phát minh thiên tài vẫn còn ảnh hưởng đến thế giới điện tử của chúng ta ngày nay, bao gồm:
Thomas Edison đã phát minh ra bóng đèn năm 1879, bộ phim năm 1889 và nhiều cải tiến khác.
Nikola Tesla đã phát minh ra động cơ điện vào năm 1888 và nguồn điện xoay chiều vào năm 1895.
Alexander Graham Bell đã phát minh ra điện thoại vào năm 1876.
Kodak của George Eastman đã phát minh ra chiếc máy ảnh tiêu dùng đầu tiên vào năm 1884.
Herman Hollerith đã phát minh ra máy lập bảng vào năm 1890 và sau đó thành lập IBM.
Trong thời kỳ đổi mới căng thẳng này, một trong những cuộc tranh luận lớn nhất là giữa AC và DC. Dòng điện xoay chiều của Tesla cuối cùng đã trở thành phương pháp lý tưởng để truyền tải điện năng trên khoảng cách xa. Tuy nhiên, điều thú vị là hiện nay chúng ta vẫn đang xử lý vấn đề chuyển đổi AC-DC.
AC có thể đã thắng trận nhưng DC vẫn thống trị ngành điện tử.
Nhìn vào bất kỳ thiết bị điện tử nào bạn cắm vào tường, bạn cần chuyển đổi AC sang DC. Hoặc, nếu bạn nhìn vào cơ sở hạ tầng cần thiết cho các tấm pin mặt trời, chúng tạo ra điện ở DC, điện này phải được chuyển đổi trở lại thành AC làm nguồn điện và trở lại DC để các thiết bị của chúng ta sử dụng. Bạn gần như có thể nói rằng cuộc tranh luận AC-DC chưa bao giờ kết thúc, sự cân bằng vừa được hình thành giữa hai ý tưởng đối lập.
Có rất nhiều sự qua lại giữa AC và DC trong một tấm pin mặt trời.
Lưu ý rằng ý tưởng ban đầu về PCB không được phát minh vào Thời đại Mạ vàng. Tuy nhiên, nếu không có khả năng sản xuất của thời đại này và sự ảnh hưởng rộng rãi của điện, PCB sẽ không bao giờ có được như ngày nay.
Thời kỳ Tiến bộ (1890 – 1920)
Kỷ nguyên Tiến bộ được đánh dấu bằng một thời kỳ cải cách xã hội, với các đạo luật như Đạo luật chống độc quyền Sherman phá vỡ thế độc quyền của Standard Oil. Đây cũng là lúc chúng ta nhìn thấy những bằng sáng chế PCB đầu tiên. Năm 1903, nhà phát minh người Đức Albert Hanson đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế của Anh cho một thiết bị được mô tả là một dây dẫn lá phẳng trên một tấm cách điện nhiều lớp. Nghe có vẻ quen thuộc?
Bản vẽ mô tả bằng sáng chế PCB đầu tiên của Albert Hanson.
Hansen cũng mô tả khái niệm ứng dụng xuyên lỗ trong bằng sáng chế của mình. Ở đây anh ấy cho thấy rằng bạn có thể đục một lỗ thành hai lớp bằng các đường thẳng đứng để tạo kết nối điện.
Trong thời gian này, chúng tôi bắt đầu thấy Edison và các nhà lãnh đạo doanh nghiệp khác nỗ lực đưa các thiết bị điện vào cuộc sống hàng ngày. Vấn đề với sự thúc đẩy này là sự thiếu tiêu chuẩn hóa hoàn toàn. Nếu bạn sống ở New York hoặc New Jersey và sử dụng những phát minh về điện của Edison để thắp sáng, sưởi ấm hoặc nấu nướng, điều gì sẽ xảy ra nếu bạn sử dụng chúng ở một thành phố khác? Chúng không thể được sử dụng vì mỗi thị trấn có cấu hình ổ cắm riêng.
Vấn đề còn trở nên tồi tệ hơn khi Edison không chỉ muốn bán cho mọi người một bóng đèn mà ông còn muốn bán một dịch vụ. Edison có thể cung cấp dịch vụ điện cho bạn hàng tháng; sau đó bạn sẽ mua bóng đèn, thiết bị, v.v. Tất nhiên, không có dịch vụ nào trong số này tương thích với các phương pháp cạnh tranh khác.
Chúng tôi muốn cảm ơn Harvey Hubbel vì cuối cùng đã chấm dứt được tình trạng hỗn loạn này. Năm 1915, ông được cấp bằng sáng chế cho ổ cắm tường tiêu chuẩn vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Bây giờ chúng ta không có máy nướng bánh mì hay đĩa hâm nóng cắm vào ổ cắm bóng đèn. Đây là một thắng lợi lớn cho việc tiêu chuẩn hóa ngành.
Nhờ Harvey Hubbel, giờ đây chúng tôi có ổ cắm tường tiêu chuẩn hóa cho tất cả các thiết bị điện tử.
Lưu ý cuối cùng, Kỷ nguyên Tiến bộ được đánh dấu bằng Thế chiến thứ nhất. Cuộc xung đột này hoàn toàn tập trung vào máy móc và chiến tranh chiến hào. Khái niệm PCB, hay thậm chí là thiết bị điện tử cơ bản, vẫn chưa được sử dụng trong các ứng dụng quân sự, nhưng sẽ sớm được sử dụng.
Tuổi đôi mươi ầm ĩ (thập niên 1920)
Khi Thế chiến thứ nhất kết thúc, chúng ta hiện đang ở độ tuổi 20, thời kỳ chứng kiến sự bùng nổ lớn của nền kinh tế Mỹ. Lần đầu tiên trong lịch sử, số người sống ở thành phố nhiều hơn ở trang trại. Chúng tôi cũng bắt đầu thấy các chuỗi và thương hiệu được giới thiệu trên khắp Hoa Kỳ. Bạn có thể có một hoặc hai cửa hàng gia đình ở hai thị trấn khác nhau, nhưng giờ đây chúng tôi có các thương hiệu và cửa hàng lớn trên toàn quốc.
Phát minh vĩ đại nhất thời kỳ này là ô tô của Henry Ford và cơ sở hạ tầng cần thiết. Tình hình tương tự như những năm 1990, khi chúng ta phải xây dựng cơ sở hạ tầng lớn để đáp ứng Internet và thời đại thông tin bằng cách xây dựng các thiết bị chuyển mạch, bộ định tuyến và cáp quang. Ô tô cũng không ngoại lệ.
Chiếc ô tô đầu tiên của Henry Ford – một chiếc xe bốn bánh.
Ở đây chúng ta thấy con đường đất từng được trải nhựa. Mọi người cần xăng để cung cấp năng lượng cho phương tiện của họ, do đó cần có các trạm xăng. Bạn cũng có cửa hàng sửa chữa, phụ kiện và nhiều hơn nữa. Toàn bộ lối sống của nhiều người bắt nguồn từ việc phát minh ra ô tô, và nó vẫn tồn tại cho đến ngày nay.
Cũng trong thời gian này, chúng ta chứng kiến sự ra đời của những thiết bị hiện đại mà ngày nay chúng ta vẫn tin dùng, chẳng hạn như máy giặt, máy hút bụi và tủ lạnh. Lần đầu tiên, mọi người sẽ có thể mua hàng hóa dễ hỏng trong các cửa hàng và bảo quản chúng để kéo dài thời hạn sử dụng.
Nhưng PCB của chúng ta ở đâu? Chúng tôi vẫn chưa thấy chúng được sử dụng trong bất kỳ thiết bị hoặc ô tô nào được ra mắt trong thời gian này. Tuy nhiên, vào năm 1925, Charles Ducasse đã nộp bằng sáng chế mô tả quá trình thêm mực dẫn điện vào vật liệu cách điện. Điều này sau đó sẽ tạo ra một bảng mạch in (PWB). Bằng sáng chế này là ứng dụng thực tế đầu tiên tương tự như PCB, nhưng chỉ ở dạng cuộn dây gia nhiệt phẳng. Chúng tôi chưa có bất kỳ kết nối điện thực tế nào giữa bảng mạch và các bộ phận, nhưng chúng tôi đang tiến gần đến đích.
PCB tiếp tục phát triển, lần này được sử dụng làm cuộn dây đốt nóng cho Charles Ducas.
Đại suy thoái (thập niên 1930)
Năm 1929, thị trường chứng khoán lao dốc và tất cả những đổi mới vĩ đại của thời đại chúng ta đều lao dốc. Ở đây chúng ta thấy một thời kỳ thất nghiệp trên 25%, 25.000 ngân hàng phá sản và rất nhiều rắc rối trên khắp thế giới. Đó là khoảng thời gian bi thảm đối với toàn thể nhân loại, mở đường cho sự trỗi dậy của Hitler, Mussolini, Stalin và các cuộc xung đột thế giới trong tương lai của chúng ta. PCB có thể đã im lặng cho đến nay, nhưng tất cả sắp thay đổi.
Cuộc Đại suy thoái ảnh hưởng đến tất cả mọi người, từ ngân hàng đến người lao động bình thường.
Thế chiến thứ hai (1939 – 1945)
Chiến tranh thế giới thứ hai đang diễn ra và Hoa Kỳ tham gia cuộc chiến sau vụ đánh bom Trân Châu Cảng năm 1942. Điều thú vị về Trân Châu Cảng là toàn bộ sự cố liên lạc dẫn đến cuộc tấn công. Mỹ có bằng chứng rõ ràng về một cuộc khủng hoảng sắp xảy ra, nhưng mọi phương thức liên lạc với căn cứ quân sự của họ ở Honolulu đều không thành công, và hòn đảo này rơi vào tình trạng mất cảnh giác.
Kết quả của thất bại này là Bộ Quốc phòng nhận ra rằng họ cần một phương tiện liên lạc đáng tin cậy hơn. Điều này đã đưa thiết bị điện tử lên hàng đầu với tư cách là phương tiện liên lạc chính thay thế mã Morse.
Cũng trong Thế chiến thứ hai, chúng ta đã chứng kiến việc sử dụng PCB lần đầu tiên trong các cầu chì gần mà chúng ta có ngày nay. Thiết bị này được sử dụng cho các loại đạn có tốc độ cao, yêu cầu bắn chính xác ở khoảng cách xa trên bầu trời hoặc trên mặt đất. Ngòi nổ cận kề ban đầu được người Anh phát triển để chống lại bước tiến của quân đội Hitler. Sau đó nó được chia sẻ với Hoa Kỳ, nơi thiết kế và chế tạo được hoàn thiện.
Một trong những ứng dụng quân sự đầu tiên sử dụng PCB là cầu chì lân cận.
Trong thời gian này, chúng tôi còn có Paul Eisler, một người Áo sống ở Anh, được cấp bằng sáng chế về lá đồng trên nền thủy tinh không dẫn điện. Nghe có vẻ quen thuộc? Đây là khái niệm mà ngày nay chúng ta vẫn sử dụng để chế tạo PCB có lớp cách điện và đồng ở mặt trên/dưới. Eisler đã đưa ý tưởng này tiến thêm một bước nữa khi ông chế tạo một chiếc radio từ PCB của mình vào năm 1943, điều này sẽ mở đường cho các ứng dụng quân sự trong tương lai.
Paul Eisler đã chế tạo một chiếc radio từ bảng mạch in (PCB) đầu tiên.
Thế hệ Baby Boomers (thập niên 1940)
Khi Thế chiến thứ hai sắp kết thúc, chúng tôi chứng kiến những người lính của mình trở về nhà, lập gia đình và có cả đàn con. Gợi ý những đứa trẻ bùng nổ. Trong thời kỳ hậu chiến, chúng ta đã chứng kiến những cải tiến to lớn đối với các thiết bị hiện có như máy hút bụi, máy giặt, tivi và radio. Giờ đây, cuộc Đại suy thoái đã qua đi, nhiều người tiêu dùng cuối cùng cũng có thể mua được những thiết bị này tại nhà của họ.
Chúng tôi vẫn chưa thấy PCB cấp tiêu dùng. Các tác phẩm của Paul Eisler ở đâu? Hãy nhìn vào chiếc TV cũ bên dưới và bạn sẽ thấy tất cả các thành phần nhưng không có nền tảng PCB bên dưới.
Một chiếc TV Motorola cũ từ năm 1948, không có PCB.
Mặc dù thiếu PCB, chúng ta đã chứng kiến sự xuất hiện của bóng bán dẫn tại Bell Labs vào năm 1947. Phải mất thêm sáu năm nữa vào năm 1953, thiết bị này mới được sử dụng trong sản xuất, nhưng tại sao lại lâu như vậy? Vào thời đó, thông tin được phổ biến qua các tạp chí, hội nghị, v.v. Trước thời đại thông tin, việc truyền bá thông tin chỉ cần có thời gian để lan truyền.
Bóng bán dẫn đầu tiên ra đời tại Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1947.
Thời kỳ Chiến tranh Lạnh (1947 – 1991)
Sự ra đời của kỷ nguyên Chiến tranh Lạnh đánh dấu một thời kỳ căng thẳng đáng kể giữa Hoa Kỳ và Liên Xô. Do sự khác biệt giữa chủ nghĩa tư bản và chủ nghĩa cộng sản, hai gã khổng lồ này gần như đang gây chiến với nhau và khiến thế giới đứng trước nguy cơ bị hủy diệt hạt nhân.
Để luôn dẫn đầu trong cuộc chạy đua vũ trang này, cả hai bên phải nâng cao khả năng giao tiếp để hiểu đối phương đang làm gì. Ở đây chúng ta thấy PCB đang được sử dụng hết tiềm năng của nó. Năm 1956, Quân đội Hoa Kỳ đã công bố bằng sáng chế cho “quy trình lắp ráp mạch điện”. Các nhà sản xuất hiện nay đã có cách vừa giữ đồ điện tử vừa tạo kết nối giữa các bộ phận bằng dấu vết đồng.
Khi PCB bắt đầu phổ biến trong thế giới sản xuất, chúng tôi nhận thấy mình đang tham gia cuộc đua vào vũ trụ đầu tiên trên thế giới. Nga đã đạt được một số thành tựu đáng kinh ngạc trong thời gian này, bao gồm:
1957 Phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên, Sputnik
1959 Phóng tàu Luna 2, tàu vũ trụ đầu tiên lên Mặt Trăng
Năm 1961, nhà du hành vũ trụ đầu tiên Yury Gagarin được đưa lên quỹ đạo Trái đất
Vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Nga, Sputnik, được phóng vào năm 1957.
Nước Mỹ ở đâu trong tất cả những điều này? Chủ yếu là tụt hậu, thường phải mất một hoặc hai năm để phát triển công nghệ tương tự. Để giải quyết khoảng trống này, chúng ta thấy ngân sách không gian của Hoa Kỳ tăng gấp 5 lần vào năm 1960. Chúng ta cũng có bài phát biểu nổi tiếng của Tổng thống Kennedy năm 1962, một phần trong đó đáng được trích dẫn:
“Chúng tôi chọn đi lên mặt trăng! Chúng ta chọn lên mặt trăng để làm những việc khác trong thập kỷ này, không phải vì chúng dễ mà vì chúng khó; bởi vì mục tiêu này sẽ giúp tổ chức và đo lường những năng lượng và kỹ năng tốt nhất của chúng ta, bởi vì Thử thách này là những gì chúng ta sẵn sàng đảm nhận, những gì chúng ta không sẵn sàng trì hoãn và những gì chúng ta sẵn sàng chiến thắng.” – John F. Kennedy, Tổng thống Hoa Kỳ, 12/09/1962
Tất cả những điều này đã dẫn đến một thời điểm mang tính bước ngoặt trong lịch sử. Ngày 20/7/1969, người Mỹ đầu tiên đặt chân lên mặt trăng.
Người đầu tiên đặt chân lên mặt trăng, một khoảnh khắc lịch sử của nhân loại.
Quay trở lại với PCB, vào năm 1963, chúng tôi đã được cấp bằng sáng chế cho Công ty Hazeltyne Corporation về công nghệ mạ xuyên lỗ đầu tiên. Điều này sẽ cho phép các thành phần được đóng gói gần nhau trên PCB mà không lo bị kết nối chéo. Chúng ta cũng chứng kiến sự ra đời của Công nghệ Surface Mount (SMT), do IBM phát triển. Những tổ hợp dày đặc này lần đầu tiên được nhìn thấy trong thực tế trên tên lửa đẩy Sao Thổ.
1967 Bằng sáng chế công nghệ PCB xuyên lỗ đầu tiên.
Bình minh của bộ vi xử lý (thập niên 1970)
Thập niên 70 đã mang đến cho chúng ta bộ vi xử lý đầu tiên ở dạng mạch tích hợp (IC). Điều này ban đầu được phát triển bởi Jack Kilby của Texas Instruments vào năm 1958. Kilby là người mới tham gia TI, vì vậy những ý tưởng đổi mới của ông về IC phần lớn được giữ kín. Tuy nhiên, khi các kỹ sư cấp cao của TI được cử đi dự một cuộc họp kéo dài một tuần, Kilby đã ở lại và thực hiện những ý tưởng trong đầu. Tại đây, ông đã phát triển IC đầu tiên trong phòng thí nghiệm TI và các kỹ sư trở về đều yêu thích nó.
Jack Kilby nắm giữ mạch tích hợp đầu tiên.
Vào những năm 1970, chúng ta đã chứng kiến việc sử dụng IC lần đầu tiên trong sản xuất thiết bị điện tử. Tại thời điểm này, nếu bạn không sử dụng PCB cho các kết nối của mình thì bạn sẽ gặp rắc rối lớn.
Bình minh của thời đại kỹ thuật số (thập niên 1980)
Thời đại kỹ thuật số đã mang lại sự thay đổi lớn trong phương tiện truyền thông mà chúng ta sử dụng, với sự ra đời của các thiết bị cá nhân như đĩa, VHS, máy ảnh, máy chơi game, máy nghe nhạc walkman, v.v.
Năm 1980, máy chơi game video Atari đã biến giấc mơ của trẻ em thành hiện thực.
Điều quan trọng cần lưu ý là PCB vẫn được vẽ bằng tay bằng bảng đèn và giấy nến, nhưng sau đó máy tính và EDA xuất hiện. Ở đây chúng ta thấy phần mềm EDA như Protel và EAGLE đã cách mạng hóa cách chúng ta thiết kế và sản xuất thiết bị điện tử. Thay vì ảnh PCB, giờ đây chúng ta có thể lưu thiết kế dưới dạng tệp văn bản Gerber, tọa độ của tệp này có thể được nhập vào máy chế tạo để sản xuất PCB.
Thời đại Internet (thập niên 1990)
Vào những năm 90, chúng ta đã chứng kiến việc sử dụng silicon phát triển mạnh mẽ với sự ra đời của BGA. Giờ đây, chúng tôi có thể lắp nhiều cổng hơn trên một con chip và bắt đầu nhúng bộ nhớ và hệ thống trên chip (SoC) lại với nhau. Đây cũng là thời kỳ thu nhỏ cao của thiết bị điện tử. Chúng tôi không thấy bất kỳ tính năng mới nào được thêm vào PCB, nhưng toàn bộ quá trình thiết kế bắt đầu thay đổi và phát triển, chuyển sang IC.
Giờ đây, các nhà thiết kế phải triển khai chiến lược thiết kế để thử nghiệm (DFT) vào bố cục của họ. Thật không dễ dàng để bật một thành phần và thêm một đường màu xanh lam. Các kỹ sư phải thiết kế bố cục của họ có tính đến việc làm lại trong tương lai. Tất cả các thành phần này có được đặt sao cho có thể dễ dàng tháo ra không? Đây là một mối quan tâm lớn.
Đó cũng là thời đại mà các gói linh kiện nhỏ hơn như 0402 khiến việc hàn bảng mạch bằng tay gần như không thể. Nhà thiết kế hiện sống trong phần mềm EDA của mình và nhà sản xuất chịu trách nhiệm sản xuất và lắp ráp vật lý.
Các thành phần gắn trên bề mặt từ lớn nhất đến nhỏ nhất.
Thời đại lai (thập niên 2000 trở đi)
Phù hợp với thời đại thiết kế điện tử và PCB ngày nay; cái mà chúng ta gọi là kỷ nguyên lai. Trước đây, chúng ta có nhiều thiết bị cho nhiều nhu cầu. Bạn cần một chiếc máy tính; bạn mua một chiếc máy tính. Bạn muốn chơi trò chơi điện tử; bạn mua một máy chơi game video. Giờ đây, bạn có thể mua điện thoại thông minh và nhận được 30 cấp tính năng tích hợp khác nhau. Điều này có vẻ khá hiển nhiên nhưng thật đáng kinh ngạc khi bạn thực sự thấy tất cả những điều mà điện thoại thông minh của chúng ta có thể làm:
thiết bị chơi game sổ địa chỉ e-mail máy quét mã vạch đèn pin chuông camera điều hướng
lịch trình trình phát nhạc Bản đồ VCR Lịch trình duyệt Internet máy tính trình phát phim
Điện thoại sổ ghi chép vé ghi âm máy trả lời tin nhắn ngắn sách ngân hàng
Chúng ta đang ở thời đại hợp nhất thiết bị, nhưng tiếp theo là gì? PCB được thiết lập và chúng tôi có các quy trình, thủ tục cho hầu hết mọi việc. Các ứng dụng tốc độ cao đang trở thành tiêu chuẩn. Chúng tôi cũng thấy rằng chỉ có 25% nhà thiết kế PCB dưới 45 tuổi, trong khi 75% đang chuẩn bị nghỉ hưu. Ngành này dường như đang trong thời kỳ khủng hoảng.
Tương lai của thiết kế PCB sẽ là robot? Có lẽ trong một thiết bị đeo được có mạch linh hoạt? Hoặc chúng ta có thể thấy proton thay thế electron bằng quang tử. Theo những gì chúng ta biết về PCB vật lý, điều đó thậm chí có thể thay đổi trong tương lai. Không cần một phương tiện vật lý nào để có thể kết nối giữa các thành phần mà cần có tiềm năng của công nghệ sóng. Điều này sẽ cho phép các thành phần gửi tín hiệu không dây mà không cần đồng.
Tương lai sẽ ra sao?
Không ai thực sự biết tương lai của thiết kế PCB, hay thậm chí cả thiết bị điện tử nói chung, sẽ đi về đâu. Đã gần 130 năm kể từ khi cơ chế sản xuất của chúng ta bắt đầu hoạt động. Kể từ đó, thế giới đã thay đổi mãi mãi với sự ra đời của các sản phẩm lớn như ô tô, thiết bị gia dụng, máy tính, điện thoại thông minh, v.v. Đã qua rồi cái thời chúng ta phụ thuộc vào than, gỗ hoặc dầu cho mọi sinh kế cơ bản và sự tồn tại của mình. Bây giờ chúng ta có các thiết bị điện tử có thể đáp ứng nhu cầu hàng ngày của chúng ta.
Nhưng tương lai sẽ ra sao? Đây là một ẩn số lớn. Tất cả chúng ta đều biết rằng mọi phát minh trước chúng ta đều đứng trên vai của những người đi trước. Tổ tiên của chúng ta đã đưa thiết kế PCB đến vị trí như ngày nay và bây giờ chúng ta cần đổi mới và cách mạng hóa cách chúng ta thiết kế và tương tác với công nghệ. Tương lai có thể là bất cứ điều gì. Tương lai phụ thuộc vào bạn.
Thời gian đăng: 17-03-2023