Storia del PCB

Panoramica: Se si osservano attentamente i prodotti elettronici della nostra vita, si scopre che i dispositivi elettronici che utilizziamo sono sempre più piccoli, ma le loro funzioni sono sempre più potenti. Un tempo lo schermo di un computer era un enorme blocco, oggi può essere reso sottile come una moneta. Questo progresso ha beneficiato dello sviluppo dei circuiti stampati. Di seguito è riportato un grafico di confronto tra la vecchia versione del computer e la scheda PCB ad alta densità.
Circuito avanzato ad alta densità
blog.18

Nei computer moderni, è possibile trovare milioni di transistor o più su una singola scheda madre. Il concetto di produzione ad alta densità e di dimensioni ridotte è diventato il mainstream dei tempi e ha consolidato la posizione del PCB nell'industria della produzione elettronica.

Condizioni di sviluppo dei PCB

Come tutte le grandi invenzioni, il circuito stampato non è nato dal nulla, ma è stato costruito sulle fondamenta del progresso nel corso della storia. Torniamo indietro nel tempo fino a 140 anni fa, quando non esistevano i circuiti stampati.

Tra il 1880 e il 1900 il sistema elettrico si è trasformato da urbano a rurale, il carbone, la legna e il petrolio sono stati gradualmente sostituiti e l'elettricità è entrata nelle case. In questo periodo ci furono molte invenzioni sull'elettromagnetismo e sui motori. Grazie all'influenza di quest'epoca, il PCB ha resistito a lungo nella storia ed è diventato una parte indispensabile dell'industria elettronica.

  • Edison inventò la lampadina nel 1879 ed è conosciuto come il più grande inventore del mondo.
  • Nikola Tesla inventò il motore e l'alimentazione a corrente alternata rispettivamente nel 1888 e nel 1895.
  • Alexander Graham Bell inventò il telefono nel 1876.
  • Kodak inventò la prima macchina fotografica nel 1884.
  • Herman Hollerith inventò la macchina tabulatrice nel 1890 e avrebbe poi creato l'IBM.

Nota: i circuiti stampati non sono nati in quest'epoca, ma ne hanno beneficiato. I circuiti stampati non esisterebbero senza i progressi produttivi della Gilded Age e gli effetti di diffusione dell'elettricità.

Storia del PCB

I circuiti stampati sono stati sviluppati all'inizio del XX secolo e hanno atteso la diffusione dell'elettricità. Con il continuo aggiornamento di Produzione di PCB La tecnologia di imballaggio dei semiconduttori è ampiamente utilizzata nelle fabbriche di PCB, il che rende i PCB più economici, più efficienti e i prodotti elettronici adatti agli investimenti. Nel 2014, il mercato globale dei PCB a scheda nuda ha superato i 60,2 miliardi di dollari e si prevede che raggiungerà i 79 miliardi di dollari entro il 2024.

Il punto di partenza dello sviluppo del PCB

Albert Hanson ha richiesto un brevetto britannico nel 1903 per un dispositivo che consisteva in un conduttore a lamina piatta su un pannello isolante multistrato. Nel brevetto Albert Hanson descrive l'applicazione del foro concettuale. È la prima volta che l'uomo realizza connessioni elettriche attraverso le perforazioni.

Charles Ducasse ha brevettato il "Metodo di aggiunta di inchiostro conduttivo a materiali isolanti" nel 1925. Sebbene questo brevetto non realizzi il collegamento elettrico tra il circuito e i componenti, viene utilizzato solo come bobina di riscaldamento piatta. Ma ha gettato le basi per la produzione di circuiti stampati.

Nel 1943 Paul Eisler realizzò il primo apparecchio semplice al mondo. PCB rigido sostituendo il metodo tradizionale che prevede l'uso di fili per le connessioni elettriche. Questo progetto di PCB prevede l'incisione dei circuiti su fogli di rame incollati su un substrato non conduttivo rinforzato con vetro.

La prima applicazione del PCB

Il PCB inventato da Paul Eisler è stato affermato dall'esercito statunitense e applicato alle radio militari. Durante la Seconda Guerra Mondiale, il governo statunitense e quello britannico raggiunsero una cooperazione per lo sviluppo congiunto di circuiti stampati e utilizzarono la tecnologia dei PCB nelle armi militari della Seconda Guerra Mondiale.

La tecnologia è stata riconosciuta sia dal Regno Unito che dagli Stati Uniti e per questo motivo gli Stati Uniti assemblano segretamente i circuiti stampati nelle basi militari. Per migliorare l'efficienza, gli Stati Uniti si specializzano nella ricerca di metodi di assemblaggio e sviluppano una linea di assemblaggio automatico one-stop. Il Assemblaggio di PCB La tecnologia utilizzata dalle forze armate statunitensi era all'epoca la più avanzata al mondo. Il circuito a doppia faccia che hanno progettato è stato concepito con placcatura a fori passanti e vias rivestiti di rame per trasportare i segnali elettrici attraverso la scheda. Inoltre, per prevenire l'umidità e aumentare il tasso di utilizzo dei PCB, gli Stati Uniti utilizzano piastre di zinco con rivestimenti resistenti alla corrosione. In secondo luogo, i transistor aumentano significativamente l'utilizzo dei circuiti stampati, migliorando al contempo l'affidabilità dei circuiti.

La popolarità dei PCB

Grazie alle eccellenti prestazioni delle schede PCB durante la Seconda Guerra Mondiale, gli Stati Uniti hanno riconosciuto ufficialmente questa tecnologia nel 1956 e l'esercito americano ha pubblicato per la prima volta un brevetto per il "processo di assemblaggio dei circuiti". Ciò ha fornito un grande aiuto per il successivo sviluppo dei circuiti stampati. Oggi, nel 2022, i produttori di PCB dispongono di un'ampia varietà di tecniche di assemblaggio sia per fissare i componenti elettronici che per realizzare connessioni elettriche tra i componenti con tracce di rame.

Hazeltine Corporation ha brevettato la tecnologia dei fori passanti placcati nel 1963. Questa tecnologia consente ai componenti elettronici, altrimenti indipendenti, di essere disposti in modo ravvicinato sulla scheda PCB e, soprattutto, di non doversi preoccupare delle connessioni incrociate. Questo brevetto rende più chiaro il collegamento dei componenti, consentendo l'utilizzo del circuito stampato nella vita reale della famiglia.

Fasi evolutive dei PCB

Negli anni '70, i circuiti stampati hanno dato il via a un cambiamento epocale, con l'introduzione dei circuiti integrati (microprocessori) che hanno rivoluzionato i circuiti stampati. Questo è il motivo per cui si dice che "su una scheda madre si trovano milioni di transistor". Con l'introduzione dei circuiti integrati, è aumentato il numero di strati di conduttori nello stack-up del PCB. Sebbene il volume del circuito stampato diventi più piccolo, la funzione è più potente e, naturalmente, aumenta la difficoltà di saldatura dei circuiti stampati.

Per ovviare a questa situazione, le aziende produttrici di PCB hanno introdotto maschere di saldatura realizzate con materiali polimerici sottili. Questa soluzione riduce la formazione di ponti tra pin adiacenti o componenti discreti. Il rivestimento fotopolimerico viene applicato al circuito e sottoposto a un'immagine in un ambiente asciutto ed esposto. FS Technology ritiene che questo metodo diventerà una procedura standard nel settore della produzione di circuiti stampati. Processo di produzione dei PCB.

I PCB dominano nell'elettronica

Con la diffusione della tecnologia a montaggio superficiale (PCB SMT) nel 1980, Fabbriche di PCBA hanno realizzato il processo produttivo di assemblaggio automatizzato. Attraverso PCB SMT La tecnologia SMT ha permesso di migliorare notevolmente le prestazioni dei circuiti stampati, riducendo al contempo il consumo di energia. Rispetto alla tradizionale tecnologia a fori passanti, il costo dell'assemblaggio SMT è diminuito notevolmente.

Con il cambiamento dei modelli di consumo, nel 1980 sono comparsi molti dispositivi domestici, come: TV, computer, console per videogiochi, cuffie e così via. La popolarità di questi elettrodomestici ha favorito notevolmente lo sviluppo dei componenti elettronici e la domanda di SMD (se non vi è chiaro il concetto di SMD e SMT, potete leggere l'articolo "SMD vs SMT") e dei circuiti integrati ha raggiunto un'altezza senza precedenti. Questi componenti elettronici forniscono funzioni più potenti per i PCBA, rendendo l'industria dei PCB una parte indispensabile dei prodotti elettronici di consumo.

Tendenze future dei circuiti stampati

Il 2021 Mostra PCBA ha osservato che con la proliferazione dell'intelligenza artificiale, il monitoraggio della salute e i dispositivi impiantabili stanno diventando sempre più comuni nella vita quotidiana. I progressi delle apparecchiature di sicurezza CCTV e antincendio, necessarie per la vita, si basano su minuscoli PCB ad alta densità. D'altra parte, per ottenere prestazioni sicure e potenti, le apparecchiature aerospaziali, di telecomunicazione e militari sono diventate sempre più esigenti in fatto di PCB, e le apparecchiature applicative avanzate sono completamente inseparabili dalle schede PCB più complesse.

Inoltre, i rifiuti dell'industria elettronica causano gravi danni all'ambiente, il che riflette l'importanza dello sviluppo tecnologico dei PCB rispetto ad altri settori. Per fare un semplice esempio: l'industria dell'intelligenza artificiale - aspirapolvere, robot spazzini - è esattamente il beneficio apportato dal salto di qualità del PCB.

Il concetto di metaverso più caldo del 2022 deve anche affidarsi a prestazioni elevate. PCB flessibili da realizzare. Probabilmente l'unico modo per ridurre il numero di componenti nei progetti di circuiti in futuro è quello di convertire le PCB in file sorgente.

Attraverso l'evoluzione della storia, il PCB può conformarsi alla tendenza dei tempi. Prendiamo ad esempio l'assemblaggio di PCB chiavi in mano, che riduce i costi di produzione, assemblaggio e approvvigionamento per i clienti e solo l'assemblaggio meccanico finale può realizzare la vendita e l'acquisto dei prodotti. In futuro, l'industria dei circuiti stampati registrerà ulteriori progressi di questo tipo.

Quanto sopra è l'intero contenuto di "storia dei circuiti stampati", altri articoli correlati possono essere trovati nella sezione Blog sulla conoscenza dei PCB.

Altri articoli correlati:

Che cos'è un PCB?

Come funziona la scheda PCB?

Cosa significa SMT in elettronica?

Ultimi blog sui PCBA