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Un circuito stampato è un supporto utilizzato per collegare o "cablare" gli elementi di un circuito. I circuiti stampati (PCB) hanno cambiato l'elettronica negli anni Quaranta. Hanno reso più facile la creazione e la riparazione di gadget elettrici, sostituendo i cavi aggrovigliati con schede pulite e affidabili.
Oggi i PCB sono minuscoli, costituiti da un solo strato di substrato, fibra di vetrorivestito di rame e maschera di saldatura. Vengono prodotti a un ritmo molto più elevato ed efficiente che mai e sono una parte importante di ogni gadget elettronico. In futuro, nuove varietà di circuiti stampati, come quelli flessibili e ecologiciI circuiti stampati sono in grado di mantenere i gadget più freddi e luminosi. I PCB dimostrano come l'innovazione umana migliori continuamente la nostra tecnologia.
Breve introduzione alla storia del PCB
Nel 1903, l'inventore tedesco Albert Hanson depositò il primo brevetto per un dispositivo simile al PCB, realizzato per i sistemi telefonici. Fu il fondatore del PCB.
Negli ultimi cinquant'anni, gli elementi scientifici dei circuiti stampati sono stati misurati su scala minuscola. Negli anni '60, il circuito stampato di un normale calcolatore conteneva circa 30 transistor. Oggi, il circuito stampato di un tipico computer Scheda PCB ha milioni di transistor su un singolo chip. Questi progressi hanno reso possibile l'incorporazione di quantità sempre maggiori di capacità in gadget sempre più piccoli.
1903: Inizio dello sviluppo
Nel 1903, l'inventore tedesco Albert Hanson ha depositato un brevetto per un dispositivo innovativo che presentava conduttori a lamina piatta su un pannello isolante multistrato, un progetto che comprendeva foro passante e conduttori su entrambi i lati. Questa invenzione, sviluppata per i sistemi telefonici, ha segnato un passo significativo nell'evoluzione delle prime breadboard e ha gettato le basi per i moderni circuiti stampati (PCB). L'approccio innovativo di Hanson alle connessioni elettriche attraverso le perforazioni rappresentò un importante progresso nel campo dell'elettronica.
1927: Brevetto di Charles Ducas
Nel 1927, Charles DucasUn inventore americano ha ottenuto un brevetto per un nuovo progetto di circuito stampato. Ha utilizzato un stencil per stampare fili con inchiostro conduttivo su una superficie isolata, creando un percorso elettronico direttamente sulla scheda. Questo metodo, chiamato cablaggio stampatoSi è trattato di un primo passo verso le tecniche di galvanizzazione utilizzate nei moderni circuiti stampati.
1929: Crollo del mercato azionario
Il crollo del mercato azionario dell'ottobre 1929, che accompagnò la successiva recessione, arrestò lo sviluppo dei PCB. Le persone dovettero concentrarsi sui bisogni essenziali invece che sulle nuove tecnologie. Questo periodo pose fine alla Età del jazz e ha portato a una diffusa povertà e disoccupazione.
1941: Primo PCB di Paul Eisler
L'invenzione del circuito stampato (PCB) è attribuita a Paul Eisler. Paul Eisler, ingegnere austriaco, è ampiamente riconosciuto come il pioniere del PCB. Negli anni '30 sviluppò il concetto di utilizzare una superficie piatta per montare e collegare i componenti elettronici.
Nel 1936, Paul Eisler ottenne un brevetto per la sua idea di "circuito stampato", che prevedeva la stampa di tracce conduttive su un materiale non conduttivo. materiale del substrato. Tuttavia, c'è voluto un po' di tempo prima che i PCB venissero adottati su larga scala e diventassero una tecnologia standard nel settore elettronico. industria.
Dopo l'assalto a Pearl Harbor nell'ultimo mese del 1941, l'Esercito degli Stati Uniti riconobbe la necessità di potenziare le proprie forze armate. tecnologie di comunicazione. Questa urgenza portò all'adattamento di una tecnologia simile al PCB, ispirata a un dispositivo britannico chiamato spoletta di prossimità, che migliorava la precisione dell'artiglieria. Nello stesso periodo, l'ingegnere austriaco Paul Eisler, rifugiatosi in Inghilterra per sfuggire al nazismo, compie un significativo balzo in avanti nello sviluppo dei PCB.
Nel 1941 ha creato il primo circuito stampato funzionale utilizzando un foglio di rame su una base di vetro non conduttivo. Questa innovazione segnò un passo importante verso i moderni PCB che utilizziamo oggi, con strati di rame su una scheda isolante che formano i percorsi conduttivi per i componenti elettronici. Nel 1943 introdusse la prima radio dotata di PCB, che fu utilizzata in operazioni militari.
Dal 1950 al 1960:
Dopo la seconda guerra mondiale Commercializzazione dei PCB
Dopo la Seconda Guerra Mondiale, con il ritorno a casa dei militari americani, si verificò un'impennata della vita domestica e dell'innovazione tecnologica. L'introduzione dei PCB nel 1947 da parte di Laboratori Bell ha coinciso con l'era della Guerra Fredda, in cui i progressi della comunicazione sono diventati cruciali in mezzo alle tensioni tra gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica. Questi sviluppi, paralleli all'ascesa del Elvis Presley e la popolarità della televisione, hanno segnato un periodo importante per l'elettronica. I circuiti stampati hanno rivoluzionato l'esplorazione spaziale, consentendo di realizzare veicoli spaziali più leggeri ed efficienti.
I sovietici hanno guidato la carica con pietre miliari quali Sputnik nel 1957, spingendo la concorrenza e ulteriori passi avanti tecnologici in Progettazione di PCB negli anni '50 e '60. Negli anni '50 e '60, i progetti dei circuiti stampati erano a doppia faccia, con le apparecchiature su un lato e la stampa di identificazione sull'altro. In questo periodo si sono resi disponibili i transistor, che hanno ridotto le dimensioni delle apparecchiature elettroniche e hanno reso possibile l'uso dei circuiti stampati. Assemblaggio di PCB più facile.
1960: Introduzione dei circuiti integrati nei PCB
I circuiti integrati (IC) sono stati introdotti per la prima volta nei circuiti stampati (PCB) tra la fine degli anni Cinquanta e l'inizio degli anni Sessanta. Lo sviluppo dei circuiti integrati ha rivoluzionato l'industria elettronica, consentendo l'integrazione di più componenti elettronici, come transistor, resistenze e condensatori, su un singolo chip di materiale semiconduttore.
Il primo circuito integrato pratico è stato sviluppato da Jack Kilby alla Texas Instruments nel 1958. L'invenzione di Kilby ha gettato le basi per la miniaturizzazione dei circuiti elettronici e per la successiva diffusione dell'uso dei circuiti integrati in vari settori. applicazioni.
Negli anni successivi, i progressi della tecnologia IC sono continuati, portando allo sviluppo di circuiti integrati più complessi e potenti. Negli anni '70, i circuiti integrati sono diventati indispensabili in un'ampia gamma di dispositivi elettronici, tra cui computer, calcolatori, apparecchiature di telecomunicazione e dispositivi per la gestione delle telecomunicazioni. elettronica di consumo.
Dalla loro introduzione, i circuiti integrati hanno subito notevoli progressi in termini di prestazioni, densità e funzionalità. Oggi, i circuiti integrati sono parte integrante di quasi tutte le dispositivi elettroniciche svolgono un ruolo cruciale nell'alimentazione e nel controllo di varie funzioni. Hanno trasformato l'industria elettronica consentendo sistemi elettronici più piccoli, più efficienti e altamente integrati.
Il circuito integrato, talvolta noto come chip di silicio, viene utilizzato nei circuiti elettronici per memorizzare migliaia, o addirittura milioni, di componenti. Questa innovazione ha imposto che i circuiti stampati accettassero un maggior numero di conduttori, con conseguente aumento dell'impilamento. Con la riduzione dei circuiti integrati, si sono ridotte anche le dimensioni dei PCB, rendendo le connessioni di saldatura più difficili ma fondamentali per l'affidabilità.
Anni '70-'80: I progressi dei Soldermasks
Tra gli anni '60 e gli anni '80 l'elettronica ha subito notevoli cambiamenti. Jack Kilby, che lavorava alla Texas Instruments, sviluppò il primo microprocessore all'inizio degli anni Settanta. Questo è stato fondamentale perché ha migliorato il funzionamento dei circuiti nell'elettronica. Il MITS Altair 8800 e il primo Apple 1 erano noti computer desktop che funzionavano su circuiti stampati (PCB).
Negli anni '80, tecnologia di montaggio in superficie (SMT) ha sviluppato una forte presenza. Questo sistema ha permesso di saldare saldamente i componenti sui circuiti stampati, ottenendo circuiti più semplici ed efficaci senza la necessità di fori. Questi miglioramenti hanno reso l'elettronica più adatta all'era digitale.
Consente di saldare i componenti direttamente sulle piazzole dei circuiti stampati, rendendo i circuiti più densi senza bisogno di fori. I rivestimenti e le paste per saldare hanno reso la saldatura più semplice e hanno migliorato le modalità di realizzazione dei circuiti. Questi progressi hanno reso l'elettronica più piccola, più efficiente e più adatta all'era digitale.
A maschera di saldatura è uno strato protettivo applicato sulle tracce di rame di un circuito stampato per evitare ponti di saldatura e garantire una corretta saldatura durante l'assemblaggio. L'uso delle maschere di saldatura si è diffuso negli anni '70 e '80, in quanto Produzione di PCB processi avanzati. Lo strato di maschera di saldatura è diventato una parte essenziale del processo di produzione. il processo standard di fabbricazione dei PCBche contribuiscono ad aumentare l'affidabilità, a facilitare l'assemblaggio e a migliorare l'isolamento elettrico.
Le maschere di saldatura offrono diversi vantaggi, tra cui:
- Prevenzione dei ponti di saldatura: La maschera di saldatura impedisce alla saldatura di scorrere tra le tracce di rame adiacenti, riducendo il rischio di cortocircuiti o connessioni non volute.
- Protezione contro i fattori ambientali: La maschera di saldatura fornisce una barriera protettiva contro l'umidità, la polvere e altri agenti contaminanti, salvaguardando le tracce di rame dalla corrosione e garantendo un'affidabilità a lungo termine.
- Facilità di saldatura: La maschera di saldatura espone solo le piazzole di saldatura designate, facilitando l'applicazione accurata della saldatura durante la saldatura dei componenti.
- Migliore ispezione visiva: Il contrasto cromatico della maschera di saldatura con le tracce di rame aumenta la visibilità, rendendo più facile l'ispezione visiva. il PCB per il controllo di qualità.
Con il progredire della tecnologia dei circuiti stampati, si sono evoluti anche i materiali e i metodi di applicazione delle maschere di saldatura. Oggi le maschere di saldatura sono parte integrante del processo di produzione di un circuito stampato. Produzione di PCB processo, garantendo un assemblaggio affidabile ed efficiente dei componenti elettronici.
1990's: Innovazioni nel PCB finale
La tecnologia dei circuiti stampati è cambiata nel corso dei frenetici anni '90, aprendo la strada a dispositivi elettronici più piccoli ed efficienti. Le innovazioni nella progettazione dei circuiti stampati hanno permesso di racchiudere più potenza in singoli chip, dando vita a dispositivi più piccoli e portatili. Nell'ultimo decennio, i personal computer sono diventati un elemento essenziale per la casa, grazie all'espansione dell'accesso a Internet attraverso le reti dial-up e a banda larga.
Contemporaneamente, i telefoni cellulari si sono evoluti da antenne ingombranti a eleganti simboli di popolarità, affidandosi a PCB all'avanguardia. Con la miniaturizzazione delle generazioni, la progettazione di PCB si è specializzata, integrando programmi software di progettazione e produzione assistita da laptop (CAD/CAM) per automatizzare le strategie e accogliere componenti più piccoli e complessi. Queste tendenze non solo rendono più desiderabili le prestazioni e l'affidabilità degli strumenti, ma fanno anche diminuire i costi, aprendo la strada all'era virtuale interconnessa.
20° secolo: Miglioramenti recenti
Le tendenze dei PCB sono iniziate nel ventesimo secolo e sono proseguite nel ventunesimo, determinando un aumento della complessità e della tenuta grazie a tecniche di produzione migliorate quali incisione e saldatura. I circuiti stampati (PCB) sono diventati importanti per l'esplorazione del territorio grazie alle loro proprietà di leggerezza e resistenza. Nel ventunesimo secolo, questi progressi hanno portato a gadget compatti e versatili, come telefoni cellulari e sistemi informatici che attraversano diverse epoche.
È probabile che i PCB svolgano un ruolo significativo nelle tecnologie future, come ad esempio case intelligenti, motori autonomi e robot. Continuano a migliorare con dimensioni più piccole, maggiori funzionalità e pacchetti più grandi.
Oggi e in futuro
I circuiti stampati (PCB) di oggi sono avanzati, con circuiti complicati creati utilizzando pochi strati, componenti fissati in superficie e progetti computerizzati (CAD) avanzati. Svolgono una funzione chiave nelle attuali tendenze tecnologiche come il 5G, l'IoT, l'AI e l'automazione, consentendo una rapida elaborazione dei dati e la comunicazione, in particolare con i computer.
Il termine "scheda a circuito stampato" è ora riconosciuto e utilizzato, eliminando espressioni precedenti come "scheda a fili pubblicati". I progressi futuri, come PCB rigido-flessibilecombinerà sostanze inflessibili e pieghevoli per fornire layout di PCB più piccoli e più complessi per un'ampia gamma di dispositivi elettronici.
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