Geschiedenis van PCB-innovaties en hun impact

Spring naar: Wat zijn printplaten? | Waar worden printplaten gebruikt | De geschiedenis van PCB's | 1850-1900 | 1900-1950 | 1950-2000 | 2000 en verder | Kwaliteitsprintplaten

Printplaten zijn de interne componenten die elektrische signalen verzenden via elektronische apparaten. Telkens wanneer u een computer inschakelt of op een knop drukt op een smartphone, wekkerradio of stereocomponent, communiceert u met een printplaat, die zich in de behuizingen van al dergelijke apparaten bevindt. Als elektriciteit de levensader van elektronica is, zijn printplaten de vitale interne organen.

In de sterk apparaatafhankelijke wereld van vandaag zijn de meeste mensen zich niet bewust van de complexe circuits in elke smartphone of draagbare MP3-speler. Zonder printplaten zou de moderne technologie nooit mogelijk zijn geworden.

Wat zijn printplaten?

Een printplaat (PCB) is een substraatapparaat met geëtste elektrische componenten. PCB's zijn er in enkele, dubbellaagse en meerlaagse varianten met bijbehorende koperlagen. De PCB's met de hoogste dichtheid bestaan ​​uit meerdere lagen. Deze bevatten geplateerde gaten die geleiders op verschillende lagen verbinden. Op meer uitgebreide PCB's zal het substraat vaak gelaagd zijn met condensatoren, weerstanden en andere componenten. De lagen van de meeste stevige PCB's bestaan ​​meestal uit een substraat gemaakt van FR-4 glasepoxy.

PCB's zijn een integraal onderdeel van vrijwel alle elektronische apparaten, met uitzondering van de eenvoudigste producten. Het ontwerp van een PCB omvat ingewikkelde circuitdetails, maar de assemblage en productie van PCB's kan uniform worden geïmplementeerd. Omdat PCB's bestaan ​​uit gemonteerde, bedrade componenten met een enkel onderdeel, is de massaproductie van PCB's een eenvoudig, relatief goedkoop en over het algemeen foutloos proces, vooral in vergelijking met andere bedradingsopties zoals point-to-point en wire wrap.

Het PCB-acroniem is van toepassing op zowel kale boards als geassembleerde boards. Als een bord koperen verbindingen heeft, maar geen ingebouwde onderdelen heeft, zou de meer toepasselijke naam printplaat zijn, ondanks de vrijwel eliminatie van die term uit technologisch spraakgebruik. Andere, meer gebruikelijke termen zijn onder meer printplaatassemblage en printplaatassemblage, wat een PCB is met elektronische onderdelen.

Waar worden printplaten gebruikt?

Printplaten zijn essentieel in een breed scala aan elektronische apparaten en computercomponenten. PCB's in hun moderne vorm bestaan ​​al sinds de jaren zestig, toen ze componenten waren in rekenmachines, kassa's en andere eenvoudige apparaten met elektrische circuits.

In de jaren zeventig begonnen PCB's te verschijnen in digitale horloges en enkele van 's werelds eerste videogames en personal computers. In de jaren tachtig zaten PCB's in alarmradio's, videocassetterecorders, Atari-spelconsoles, cd- en laserdisc-spelers en draadloze telefoons. In de jaren negentig was een steeds geavanceerdere en geminiaturiseerde PCB verantwoordelijk voor de verspreiding van desktopcomputers en randapparatuur zoals scanners en printers onder gewone Amerikanen.

De snelle evolutie van geautomatiseerde apparaten sinds het einde van de jaren negentig heeft geleid tot steeds kleinere PCB's met een grotere capaciteit dan boards uit de voorgaande decennia. Smartphones zijn bijvoorbeeld compacter geworden, maar toch schadebestendig. Een vergelijkbare ontwikkeling deed zich gedurende ongeveer 12 jaar voor met draagbare mp3-spelers, die van de zware, logge Archos-spelers van de vroege jaren 2000 naar de gestroomlijnde, lichtgewicht iPod Nano-modellen gingen, in het voordeel van de hedendaagse luisteraars die onderweg zijn.

De ontwikkeling van chipcomponenten met een grotere veelzijdigheid heeft de miniaturisering van apparaten mogelijk gemaakt. Met microball grid-arrays en kortere borden kunnen bedrijven nu kleine computergestuurde apparaten maken, wetende dat PCB's compact genoeg zijn om in de behuizing te passen. Dit staat in contrast met eerdere PCB's, waar de grootte van het bord vaak de grootte-eisen van het omsluitende apparaat dicteerde.

De geschiedenis van PCB's

In de afgelopen halve eeuw zijn de technologische componenten van PCB's tot op microniveau gekwantificeerd. In de jaren zestig bestond de PCB in een typische rekenmachine uit ongeveer 30 transistors. Tegenwoordig bevat de PCB in een gemiddelde computer miljoenen transistors binnen een enkele chip op het moederbord. Deze ontwikkelingen hebben het mogelijk gemaakt om steeds meer functionaliteit op kleinere en kleinere apparaten te laden. Bovendien zijn ook componenten zoals condensatoren en weerstanden geslonken tot fracties van hun vroegere afmetingen.

De voortschrijdende mogelijkheden die moderne PCB's bieden, hebben gebruikers geacclimatiseerd voor activeringen van een fractie van een seconde op elke denkbare prompt. Naar alle waarschijnlijkheid zal een hedendaagse gebruiker van een pc of mobiel apparaat zenuwachtig worden met een vertraging van slechts vijf seconden voor een bepaalde functie. Misschien wel het meest veelbetekenende teken van PCB-evolutie is in videogames, die zijn geëvolueerd van de eenvoudige Pong-systemen uit de jaren 70 naar de fotorealistische scenario's waarmee gamers kunnen vechten en racen via de gameconsoles van vandaag.

We kunnen de geschiedenis van printplaten herleiden tot een tijd lang voordat ze in ontwerp bestonden. De wielen waren in beweging op het moment dat Benjamin Franklin een vlieger in een onweersbui vloog en de elektrische kwaliteit van bliksem ontdekte.

1850-1900

Een kenmerk van de tweede helft van de 19e eeuw was technologische vooruitgang met grote sprongen. In de decennia die volgden op de burgeroorlog, werden steden langs de oostkust en in het middenwesten uitgerust met elektrische stroom, waardoor het gebruik van stookolie en steenkool werd verdrongen. Naarmate de elektriciteit zich verspreidde, werden ook buitenwijken en landelijke gebieden aangesloten op het nieuw gevormde elektriciteitsnet. Olie verloor ondertussen bijna zijn doel totdat auto's rond de eeuwwisseling benzine nodig maakten.

De verspreiding van elektrische stroom was een voorbode van de introductie van telefoons, gloeilampen en consumentencamera's, die allemaal in het laatste kwart van de 19e eeuw op de markt kwamen. Hoewel de PCB zelf niet binnen dit tijdsbestek bestond, waren de technologische fundamenten voor zijn uiteindelijke ontwikkeling bijna uitsluitend geworteld in de late 19e eeuw.

1900-1950

In 1903 diende de Duitse uitvinder Albert Hanson het eerste patent in voor een PCB-achtig apparaat. Het apparaat was een platte geleider voor een meerlaagse isolatieplaat. Dergelijke apparaten zouden echter niet wijdverbreid worden gebruikt in de opkomende technologieën van het begin van de 20e eeuw, een periode waarin radio's, grammofoons, wasmachines, drogers en stofzuigers werden geïntroduceerd.

Net zoals de naïeve overdaad van het vergulde tijdperk met de Titanic zonk, en de verschrikkingen van de Grote Oorlog de nationalistische gevoelens vernederden, was de grootste overwinning van de mens op de natuur de ontwikkeling van vliegtuigen. Te midden van het mislukte experiment van de drooglegging waren Amerikanen meer geneigd om weg te komen van machines en naar de dichtstbijzijnde speakeasy te gaan voor met gin doordrenkte nachten onder Deco-décor-lampen.

De Grote Depressie, veroorzaakt door de beurscrash van oktober 1929, was een verdere tegenslag voor de PCB-evolutie. Het evenement maakte een einde aan de frivoliteit van het jazztijdperk en luidde een periode in van kettingbendes, broodrijen en krappe huurkazernes waar gezinnen geen geld hadden om aan luxe artikelen te besteden.

De eerste significante aanpassing van PCB-achtige technologie vond plaats na de aanval op Pearl Harbor in december 1941, die Amerika overrompelde. De militaire inlichtingendienst was van mening dat ze deze aanval hadden kunnen voorkomen als het ministerie van Buitenlandse Zaken beter was toegerust om te communiceren met de militaire basis van Honolulu, waar al geruime tijd aanwijzingen voor dreigend gevaar opdoken.

Toen het land verwikkeld raakte in de Tweede Wereldoorlog, stuitten de Amerikaanse strijdkrachten op een Brits apparaat dat bekend staat als de nabijheidsontsteker, die artilleriegranaten uitrustte met het vermogen om precieze doelen te raken over uitgestrekte land- en zeegebieden.

Het Amerikaanse leger omarmde en adopteerde uiteindelijk het concept achter de nabijheidszekering, waardoor het ontwerp werd verbeterd en geschikt werd gemaakt voor massaproductie. Rond dezelfde tijd ontwikkelde de in het Verenigd Koninkrijk gevestigde Oostenrijkse uitvinder Paul Eisler het PCB-concept met een apparaat dat koperfolie gebruikte op een niet-geleidende glazen basis. Het ontwerp zou een voorbode zijn van moderne koperen isolatie aan de boven- en onderkant op PCB's. De uitvinder introduceerde in 1943 ook een met PCB uitgeruste radio die later nuttig zou zijn bij militaire operaties.

1950-2000

Met het einde van de Tweede Wereldoorlog kwam er een terugkeer naar huiselijkheid toen Amerikaanse militairen terugkwamen uit Europa en het Verre Oosten. Frank Sinatra scoorde hit na hit, bobby soxers ruilden beenmake-up in voor echte nylonkousen en families waren enthousiast over nieuwe uitvindingen zoals het 33-toerenplatenalbum en het televisietoestel. Het einde van de Grote Depressie luidde de opkomst van de middenklasse in, die de ontwikkeling van de voorsteden door de buitenwijken van steden en in midden-Amerika aanspoorde.

Het eerste significante naoorlogse gebruik van PCB's vond plaats in 1947 met de Bell Labs-transistor. Toen de spanningen in de Koude Oorlog tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie in de jaren vijftig opliepen, moesten beide partijen hun communicatiemogelijkheden vergroten om op de hoogte te blijven van de ontwikkelingen aan het vijandelijke front. Net zoals Elvis Presley voor het eerst de tv-schermen raakte terwijl hij zijn bekken schudde naar 'Heartbreak Hotel', patenteerde het Amerikaanse leger in 1956 de 'Processing of Assembling Electrical Circuits'.

Voor het eerst was het vermogen om elektriciteit vast te houden en te communiceren tussen koperspoorcomponenten tot wasdom gekomen. De race zou nu de eerste in de ruimte zijn, die de Sovjets op verschillende fronten wonnen door in 1957 de eerste satelliet, de Spoetnik, te sturen. Ze volgden deze prestatie op met de eerste onbemande lancering naar de maan en de eerste bemande baan van de aarde in respectievelijk 1959 en 1961.

In 1963 - net toen de VS hun eigen ruimteexploitaties opvoerden en JFK-rouwende boomers zich schrap zetten voor de Beatles en de daaropvolgende Britse invasie - vonden er twee ontwikkelingen plaats in de PCB-technologie. Een daarvan betrof een plated hole-through-technologie, een Hazeltine Corp.-patent dat het mogelijk maakte om componenten op dezelfde PCB dicht bij elkaar te plaatsen zonder risico op conflicten. De tweede innovatie op dit moment was de ontwikkeling van Surface Mount-technologie, met dank aan IBM. Beide innovaties waren essentiële componenten van Saturn-raketboosters.

Als de psyched-out, Technicolor 1960 maakte plaats voor de coke-aangedreven, brede jaren 1970, Texas Instruments ingenieur Jack Kilby introduceerde de eerste microprocessor. Kilby ontwikkelde de geïntegreerde schakeling, die snel werd toegepast in de elektronica-assemblage. Tegen die tijd waren PCB's de rigueur geworden in computertechnologie. In de tweede helft van het decennium kwamen de eerste thuiscomputers op de markt, te beginnen met de MITS Altair 8800 en IMSAI 8080 in 1975, gevolgd door de Apple 1 in april 1976.

Hoewel innovatief voor zijn tijd, werd de technologie van de 8-track, Super 8, analoge jaren 70 snel achterhaald door de hightech vooruitgang van de kristalheldere, digitale jaren 80 met surround sound. Terwijl Michael Jackson generatie X het videotijdperk binnenstapte, zag het decennium PCB-afhankelijke apparaten verschijnen in de woonkamers en zakken van gewone Amerikanen. Gadgets zoals VHS-recorders, cd-spelers, Walkmans, draadloze telefoons en gameconsoles verzenden signalen allemaal via PCB's. Personal computers en EDA-software maakten in deze tijd ook hun intrede.

Wat de jaren negentig ook ontbraken op het gebied van culturele identiteit, het was een bloeiende tijd voor PCB-technologie. De jaren '90 waren het decennium waarin apparaten kleiner werden dankzij ontwikkelingen in PCB-ontwerp die meer poorten op enkele chips mogelijk maakten. Naarmate meer huishoudens verbinding kregen met internet - eerst via inbeldiensten en vervolgens, tegen het einde van het decennium, via kabel- en DSL-lijnen - werd de pc een huishoudelijk apparaat.

Computers waren niet langer de grote, gecompliceerde machines die nucleaire explosies veroorzaakten met een druk op de verkeerde knop - het waren nu compacte, toegankelijke, interactieve apparaten die een wereld vol informatie binnen handbereik brachten. PCB's waren ook een belangrijk onderdeel van mobiele telefoons, die halverwege de jaren '90 al snel de draadloze antennetelefoon overklasten en een algemeen statussymbool werden.

Te midden van de snelle technologische vooruitgang en miniaturisatie ontstond er een toenemende behoefte om PCB's te ontwerpen met het modificatiepotentieel in gedachten. Terwijl het mogelijk was om eerdere PCB's aan te passen met eenvoudige herbedrading, hadden nieuwere boards kleinere onderdelen die fysiek moeilijker te veranderen waren, laat staan ​​solderen. Bijgevolg werd PCB-ontwerp een meer toegewijd proces.

2000 en verder

In de 21e eeuw zijn de innovaties van de afgelopen 50 jaar geïntegreerd en gecomprimeerd tot unieke, lichtgewicht eenheden die mensen overal mee naartoe kunnen nemen. Waar je ooit een apart apparaat nodig had voor elke functie — een telefoon om te bellen, een rekenmachine voor wiskunde, een stereo voor muziek, een televisie voor films en shows, een pc voor internettoegang, een camera voor foto's, enz. — kun je nu voer alle functies uit en consumeer elk type media op een mobiel verbonden laptop, pad of smartphone.

Je kunt alleen maar raden wat de toekomst in petto heeft voor PCB's en de technologie die ze tot leven brengen. Naarmate er meer gepraat wordt over slimme huizen, voertuigen zonder bestuurder en kunstmatige intelligentie, zullen PCB's van verschillende afmetingen waarschijnlijk componenten zijn in de automatische knoppen en handgrepen in geautomatiseerde gebouwen en auto's. Evenzo kunnen PCB's uiteindelijk worden ingebracht onder de bewegende delen van verwachte technologieën zoals militaire en co-working-robots.

Kwaliteit printplaten van Millennium Circuits Limited

Sinds de ontwikkeling van elektronica en computertechnologie bevatten printplaten de interne circuits waarmee dergelijke apparaten kunnen worden geactiveerd en functioneren. Zonder printplaten zou de naoorlogse technologie nooit in de buurt zijn gekomen van de huidige staat van hightech capaciteit en verfijning. Nu het ultieme potentieel van computerapparatuur zijn hoogtepunt nadert, wacht het publiek op een toekomst van bezorgdrones, zelfrijdende auto's, robotarbeid en slimme apparaten.

Om uw stempel te drukken op de volgende golf van technologische innovatie, moet u PCB's hebben die zijn uitgerust om de betreffende functies uit te voeren. Neem contact op met Millennium Circuits voor een snelle offerte voor PCB's.