Geschichte der gedruckten Schaltungen

Überblick: Bei näherer Betrachtung der elektronischen Produkte in unserem Leben fällt auf, dass die Geräte, die wir verwenden, immer kompakter werden, während sie gleichzeitig mit immer fortschrittlicheren Funktionen ausgestattet sind. Computerbildschirme, die früher sperrig und unhandlich waren, können heute so dünn wie eine Münze sein. Die fortschreitende Miniaturisierung wurde durch die Fortschritte in der Leiterplattentechnologie (PCB) ermöglicht. Unten finden Sie eine Vergleichstabelle zwischen einer älteren Version einer Computerplatine und einer modernen HDI-LEITERPLATTE.
Fortschrittliche High Density Leiterplatte
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Moderne Computer enthalten heute Millionen von Transistoren oder mehr auf einer einzigen Hauptplatine. Diese hochdichte, miniaturisierte Fertigung ist zum Industriestandard geworden und hat die Position der Leiterplatte in der Elektronikindustrie gefestigt. Um ein umfassendes Verständnis für die PCB-Entwicklungsprozesssehen Sie sich bitte das folgende Video an.

Die Elektronikindustrie vor der Geburt der Leiterplatte

Wie viele andere große Erfindungen ist auch die Leiterplatte nicht aus dem Nichts entstanden, sondern wurde auf den Fundamenten des Fortschritts im Laufe der Geschichte aufgebaut. Werfen wir einen Blick zurück auf die Zeit vor 140 Jahren, als die Leiterplatte noch gar nicht erfunden war.

Zwischen 1880 und 1900 breitete sich das Stromnetz allmählich von den Städten auf die ländlichen Gebiete aus, und die traditionellen Brennstoffquellen wie Kohle, Holz und Öl wurden allmählich durch Elektrizität ersetzt, die dann ihren Weg in die Haushalte fand. Diese Zeit war geprägt von zahlreichen Erfindungen im Bereich des Elektromagnetismus und des Motors, die die Entwicklung von Leiterplatten beeinflussten und dazu beitrugen, dass diese in der Elektronikindustrie weiterhin von Bedeutung sind.

  • Edison erfand die Glühbirne im Jahr 1879 und gilt als der größte Erfinder der Welt;
  • Nikola Tesla erfand den Motor und die Wechselstromversorgung in den Jahren 1888 bzw. 1895;
  • Alexander Graham Bell erfand das Telefon im Jahr 1876;
  • Kodak erfand die erste Kamera im Jahr 1884;
  • Herman Hollerith erfand 1890 die Tabelliermaschine, aus der später IBM hervorgehen sollte;
 

Obwohl die Leiterplatten nicht in dieser Ära entstanden sind, haben sie doch stark von ihr profitiert. Ohne die Fortschritte in der Fertigung im Goldenen Zeitalter und die Verbreitung der Elektrizität gäbe es die Leiterplatten in ihrer heutigen Form nicht.

Die Geschichte und Entwicklung von PCB

Gedruckte Leiterplatten wurden ursprünglich im frühen 20. Jahrhundert entwickelt, benötigten aber die weit verbreitete Nutzung von Elektrizität, um populär zu werden. Dank der kontinuierlichen Fortschritte in der Leiterplattenherstellungstechnologie ist die Halbleiterverpackung heute weit verbreitet in PCBA-FabrikenDies führt zu niedrigeren Kosten, höherer Effizienz und besser geeigneten elektronischen Produkten. Im Jahr 2014 überstieg der weltweite Markt für Leiterplatten 60,2 Milliarden US-Dollar und wird bis 2024 voraussichtlich 79 Milliarden US-Dollar erreichen.

Ursprünge von PCB

Im Jahr 1903 meldete Albert Hanson ein britisches Patent für ein Gerät an, das aus einem flachen Folienleiter auf einer mehrschichtigen Isolierplatte bestand. Dieses Patent beschrieb das Konzept der elektrischen Verbindungen durch Perforationen und markierte das erste Mal, dass Menschen auf diese Weise elektrische Verbindungen herstellten.

1925 patentierte Charles Ducasse das "Verfahren zum Auftragen von leitender Tinte auf isolierende Materialien". Dieses Patent ermöglichte zwar nicht die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltkreis und den Komponenten, legte aber den Grundstein für die Herstellung von Leiterplatten.

Erste Platine

1943 stellte Paul Eisler das erste einfache Gerät der Welt her. Starre Leiterplatte, die die traditionellen elektrischen Verbindungen auf Drahtbasis ersetzte. Bei diesem Leiterplattendesign wurden die Schaltkreise auf eine Kupferfolie geätzt, die mit einem glasverstärkten, nicht leitenden Substrat verbunden war.

Das US-Militär war das erste, das die Leiterplattentechnologie anwandte, denn die von Eisler erfundene Leiterplatte wurde vom Militär bestätigt und während des Zweiten Weltkriegs in militärischen Funkgeräten eingesetzt. Die Vereinigten Staaten und das Vereinigte Königreich arbeiteten bei der Entwicklung von Leiterplatten zusammen, und die Technologie wurde während des Krieges in militärischen Waffen eingesetzt. Das US-Militär entwickelte doppelseitige Schaltkreise mit Durchkontaktierungen und kupferbeschichteten Durchgangslöchern, um elektrische Signale über die Platine zu leiten. Außerdem verwendeten sie Zinkplatten mit korrosionsbeständigen Beschichtungen, um Feuchtigkeit zu verhindern und die Auslastung der Leiterplatten zu erhöhen. Mit der Einführung von Transistoren stieg die Auslastung von Leiterplatten erheblich, was die Zuverlässigkeit der Schaltkreise verbesserte.

Popularität von PCB

Die Vereinigten Staaten erkannten die Leiterplattentechnologie 1956 offiziell an, und die US-Armee veröffentlichte das erste Patent für das "Schaltungsmontageverfahren". Seitdem haben die Leiterplattenhersteller verschiedene Montagetechniken entwickelt, um Elektronik zu befestigen und elektrische Verbindungen zwischen den Komponenten mit Kupferbahnen herzustellen.

1963 patentierte die Hazeltine Corporation die Technologie der durchkontaktierten Löcher, die es ermöglichte elektronische Komponenten eng auf der Leiterplatte angeordnet werden, ohne dass Sie sich Gedanken über Querverbindungen machen müssen.

Evolutionäre von PCB

In den 1970er Jahren wurde mit der Einführung von Integrierte Schaltungen (ICs) revolutionierten die Leiterplatten und ermöglichten es, dass Millionen von Transistoren auf einer einzigen Hauptplatine zu finden sind. Mit der Zunahme der Leiterschichten im Leiterplattenstapel wurde die Leiterplatte kleiner, während die Funktion leistungsfähiger wurde, was die Schwierigkeit des Lötens auf der Leiterplatte erhöhte. Um dem entgegenzuwirken, haben die Leiterplattenhersteller Lötmasken aus dünnen Polymermaterialien eingeführt, die die Brückenbildung zwischen benachbarten Pins oder diskreten Komponenten reduzieren. Die Photopolymer-Beschichtung wird auf die Schaltung aufgetragen und in einer trockenen und belichteten Umgebung abgebildet und gilt heute als Standard PCB-Herstellungsprozess.

PCB dominiert die Elektronikindustrie

Die Einführung der Oberflächenmontagetechnologie (SMT) in den 1980er Jahren revolutionierte den automatisierten Produktionsprozess in PCBA-Fabriken. Die SMT-Bestückungstechnologie hat nicht nur die Leistung von Leiterplatten erheblich verbessert, sondern auch den Stromverbrauch gesenkt. Im Vergleich zur traditionellen Durchstecktechnik sind die Kosten für SMT-Bestückung deutlich gesunken.

Mit den veränderten Konsummustern in den 1980er Jahren kamen viele Haushaltsgeräte wie Fernseher, Computer, Spielkonsolen und Kopfhörer auf. Die weite Verbreitung dieser Haushaltsgeräte trieb die Entwicklung von elektronischen Bauteilen und die Nachfrage nach SMD-Bauteilen stark an (Wenn Sie sich über das Konzept von SMD und SMT nicht im Klaren sind, können Sie den Artikel "SMD vs. SMT") und integrierte Schaltkreise erreichten einen noch nie dagewesenen Höhepunkt. Diese elektronischen Komponenten bieten leistungsfähigere Funktionen für PCBA und machen die Leiterplattenindustrie zu einem unverzichtbaren Bestandteil elektronischer Konsumgüter.

Zukünftige Trends bei gedruckten Schaltkreisen

Die PCB-Ausstellung 2021 wird die zunehmende Verbreitung von künstlicher Intelligenz hervorgehoben, die zur Entwicklung von Gesundheitsüberwachungsgeräten und implantierbaren Geräten für das tägliche Leben führt. Darüber hinaus sind Fortschritte bei CCTV- und Feueralarm-Sicherheitsgeräten auf winzige PCB mit hoher Dichte angewiesen. Andererseits sind die Anforderungen an Leiterplatten in der Luft- und Raumfahrt, in der Telekommunikation und bei militärischen Geräten gestiegen, um eine sicherere und leistungsfähigere Leistung zu erzielen, wobei für fortschrittliche Anwendungen komplexere Leiterplatten erforderlich sind.

Außerdem fällt in der Elektronikindustrie viel Abfall an, so dass die technologische Entwicklung von Leiterplatten mit anderen Branchen Schritt halten muss. So hat beispielsweise die Industrie für künstliche Intelligenz von dem Qualitätssprung der Leiterplatten profitiert, der die Entwicklung von Staubsaugern und Kehrrobotern ermöglicht hat.

Leistungsstarke flexible Leiterplatte ist für das heißeste Metaverse-Konzept im Jahr 2022 notwendig. Außerdem könnte die Umwandlung von PCBs in Quelldateien die einzige Möglichkeit sein, die Anzahl der Komponenten in Schaltkreisen in Zukunft zu reduzieren.

PCBs haben sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, um mit den wechselnden Trends Schritt zu halten. Schlüsselfertig PCB Montage Servicereduziert zum Beispiel die Zeitkosten für Herstellung, Montage und Beschaffung für die Kunden. Der Verkauf und der Kauf von Produkten kann durch die mechanische Endmontage erreicht werden. Die Leiterplattenindustrie wird auch in Zukunft in ähnlichen Bereichen Fortschritte machen.

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