Kaya akeh penemuan gedhe liyane ing sajarah, ingPapan sirkuit cetak (PCB)kaya sing kita ngerti dina iki adhedhasar kemajuan sing ditindakake sajrone sejarah.Ing pojok cilik kita ing donya, kita bisa nglacak sajarah PCB bali luwih saka 130 taun, nalika mesin industri gedhe ing donya mung miwiti.Apa sing bakal kita bahas ing blog iki dudu sejarah lengkap, nanging momen penting sing ngowahi PCB dadi saiki.
Kenapa PCB?
Swara wektu, PCB wis berkembang dadi alat kanggo ngoptimalake Pabrik produk elektronik.Apa sing biyen gampang dirakit kanthi tangan kanthi cepet menehi cara kanggo komponen mikroskopis sing mbutuhake presisi lan efisiensi mekanik.Njupuk loro Papan ditampilake ing tokoh ngisor minangka conto.Salah sawijining papan lawas saka taun 1960-an kanggo kalkulator.Liyane iku motherboard Kapadhetan dhuwur khas sampeyan bakal weruh ing komputer saiki.
A comparison PCB antarane kalkulator 1968 lan motherboard modern dina.
Ing kalkulator kita bisa duwe 30+ transistor, nanging ing chip siji ing motherboard sampeyan bakal nemokake liwat yuta transistor.Intine, tingkat kemajuan teknologi lan desain PCB dhewe apik banget.Kabeh ing PCB kalkulator saiki bisa pas karo chip siji ing desain saiki.Iki narik kawigaten sawetara tren penting ing manufaktur PCB:
Kita nggabungake luwih akeh fungsi menyang piranti canggih kayata sirkuit terpadu (IC) lan mikroprosesor.
Kita nyuda komponen pasif kayata resistor lan kapasitor nganti tingkat mikroskopis.
Kabeh iki ndadékaké kanggo tambah Kapadhetan komponen lan kerumitan ing papan sirkuit kita.
Kabeh kemajuan kasebut utamane didorong dening perbaikan ing kacepetan lan fungsionalitas produk kita.Kita ngarep-arep piranti bakal nanggapi kanthi cepet, sanajan sawetara detik wektu tundha bisa nyebabake kita dadi geger.Kanggo fungsi, nimbang video game.Mbalik ing 80s, sampeyan mbokmenawa main Pac-Man ing arcade.Saiki kita ndeleng perwakilan fotoreal saka kasunyatan.Kemajuane mung edan.
Visual game video meh kaya saiki.
Cetha yen PCB wis ngalami évolusi kanthi langsung nanggepi apa sing diarepake saka piranti kita.Kita butuh produk sing luwih cepet, luwih murah, luwih kuat, lan siji-sijine cara kanggo nyukupi panjaluk kasebut yaiku miniatur lan nambah efisiensi proses manufaktur.Nalika boom iki ing electronics lan PCBs diwiwiti?Ing esuke Jaman Gilded.
Jaman Gilded (1879 - 1900)
Kita mungkasi Perang Sipil Amerika ing taun 60-an, lan saiki manufaktur Amerika berkembang.Ing sawetoro wektu, kita nindakake apa sing kita bisa, saka pangan kanggo sandhangan, Furnitur lan ril.Industri perkapalan lagi nyerang, lan insinyur paling gedhe kita ngerti carane njaluk wong saka pesisir wétan AS menyang pesisir kulon ing 5 nganti 7 dina tinimbang 5 nganti 7 sasi.
Ril sepur sing digawe saka pesisir menyang pesisir mbutuhake sawetara dina tinimbang sasi.
Ing wektu iki, kita uga nggawa listrik menyang omah, pisanan ing kutha-kutha lan banjur ing pinggiran kutha lan deso.Listrik saiki dadi pengganti batu bara, kayu lan lenga.Coba manggon ing New York nalika musim dingin, nyoba masak utawa tetep anget nganggo bara sing reged utawa tumpukan kayu bakar.Listrik ngganti kabeh.
Titik sing menarik yaiku Minyak Standar, sing memonopoli pasar minyak, ora nyedhiyakake lenga kanggo bensin.Pasare yaiku lenga kanggo masak, nggoreng, lan lampu.Kanthi tekane listrik, Standard Oil perlu kanggo nemtokake panggunaan anyar kanggo lenga, kang bakal teka karo introduksi saka mobil.
Ing Mei 1878, Standard Oil Company ngetokake saham, lan monopoli lenga diwiwiti.
Sajrone Jaman Gilded kita weruh sawetara panemuan gedhe ing elektromagnetisme.Kita nemokake motor listrik, sing ngowahi energi listrik dadi energi mekanik.Kita uga ndeleng generator, sing nindakake sebaliknya kanthi ngowahi energi mekanik dadi energi listrik.
Iki uga minangka wektu panemu jenius sing isih duwe pengaruh ing jagad elektronik saiki, kalebu:
Thomas Edison nemokake bohlam lampu ing taun 1879, film ing taun 1889, lan akeh inovasi liyane.
Nikola Tesla nemokaké motor listrik ing taun 1888 lan sumber daya AC ing taun 1895.
Alexander Graham Bell nemokake telpon ing taun 1876.
Kodak George Eastman nemokake kamera konsumen pisanan ing taun 1884.
Herman Hollerith nemokake mesin tabulasi ing taun 1890 lan banjur nemokake IBM.
Sajrone periode inovasi sing kuat iki, salah sawijining debat paling gedhe yaiku antarane AC lan DC.Arus bolak-balik Tesla pungkasane dadi cara sing cocog kanggo ngirim daya ing jarak sing adoh.Nanging, sing nggumunake, saiki isih ana gandhengane karo konversi AC-DC.
AC bisa uga wis menang perang, nanging DC isih dominasi electronics.
Deleng piranti elektronik sing dipasang ing tembok, sampeyan kudu ngowahi AC dadi DC.Utawa, yen sampeyan ndeleng prasarana sing dibutuhake kanggo panel surya, dheweke ngasilake listrik ing DC, sing kudu diowahi bali menyang AC minangka sumber daya, lan bali menyang DC supaya piranti bisa digunakake.Sampeyan meh bisa ngomong debat AC-DC ora tau rampung, keseimbangane mung ana ing antarane rong gagasan sing padha.
Ana akeh bolak-balik antarane AC lan DC ing panel surya.
Elinga yen ide asli PCB ora diciptakake ing Jaman Gilded.Nanging, tanpa kabisan manufaktur ing jaman iki, lan pengaruh listrik sing nyebar, PCB ora bakal kaya saiki.
Era Progresif (1890 – 1920)
Era Progresif ditandhani karo periode reformasi sosial, kanthi undang-undang kaya Sherman Antitrust Act ngrusak monopoli Minyak Standar.Iki uga nalika kita ndeleng paten PCB pisanan.Ing taun 1903, panemu Jerman Albert Hanson nglamar paten Inggris kanggo piranti sing diterangake minangka konduktor foil datar ing papan insulasi multilayer.Swara akrab?
Gambar sing nggambarake paten PCB pisanan Albert Hanson.
Hansen uga nggambarake konsep aplikasi liwat-bolongan ing paten.Ing kene dheweke nuduhake yen sampeyan bisa nggawe bolongan ing rong lapisan kanthi garis vertikal kanggo nggawe sambungan listrik.
Sajrone wektu iki, kita wiwit ndeleng Edison lan pimpinan bisnis liyane nggawe dorongan gedhe kanggo nggawa piranti listrik menyang omah saben dina.Masalah karo push iki yaiku kekurangan standarisasi.Yen sampeyan manggon ing New York utawa New Jersey lan nggunakake panemuan listrik Edison kanggo cahya, dadi panas utawa masak, apa bakal kelakon yen digunakake ing kutha liyane?Ora bisa digunakake amarga saben kutha duwe konfigurasi soket dhewe.
Masalah kasebut uga dadi luwih elek amarga Edison ora mung pengin ngedol bolam wong, nanging uga pengin ngedol layanan.Edison bisa nyedhiyakake layanan listrik saben wulan;banjur sampeyan bakal tuku bolam lampu, peralatan, etc. Mesthi, ora ana layanan iki kompatibel karo cara saingan liyane.
Kita pengin matur nuwun marang Harvey Hubbel amarga pungkasane mungkasi kekacoan iki.Ing taun 1915, dheweke paten plug soket tembok standar sing isih digunakake nganti saiki.Saiki kita ora duwe pemanggang roti utawa piring panas sing dipasang ing soket bohlam.Iki minangka kamenangan gedhe kanggo standarisasi industri.
Thanks kanggo Harvey Hubbel, saiki kita duwe stopkontak tembok standar kanggo kabeh piranti elektronik.
Minangka cathetan pungkasan, Era Progresif ditandhani dening Perang Donya I. Konflik iki murni fokus ing mechs lan perang trench.Konsep PCB, utawa malah elektronik dhasar, durung digunakake ing aplikasi militer, nanging bakal rauh.
Roaring Twenties (1920s)
Kanthi pungkasan Perang Donya I, kita saiki ana ing Roaring Twenties, sing ngalami booming gedhe ing ekonomi Amerika.Kanggo pisanan ing sajarah, luwih akeh wong manggon ing kutha tinimbang ing peternakan.Kita uga wiwit ndeleng rantai lan merek sing dikenalake ing AS.Sampeyan bisa uga duwe toko kulawarga utawa loro ing rong kutha beda, nanging saiki kita duwe merek utama lan toko sing dadi nasional.
Penemuan paling gedhe ing jaman iki yaiku mobil Henry Ford lan infrastruktur sing dibutuhake.Kahanan kasebut padha karo taun 1990-an, nalika kita kudu mbangun infrastruktur utama kanggo ngatasi internet lan jaman informasi kanthi mbangun switch, router, lan kabel serat optik.Mobil ora istiméwa.
Mobil pisanan Henry Ford - papat wheeler.
Ing kene kita ndeleng apa sing biyen dadi dalan reget sing diaspal.Wong-wong butuh bensin kanggo nyuplai kendaraan, mula butuh pom bensin.Sampeyan uga duwe toko ndandani, aksesoris lan liya-liyane.Kabeh cara urip akeh wong asale saka panemuan mobil, lan nganti saiki.
Ing wekdal punika ugi kita saged nyumurupi piranti-piranti modern ingkang taksih andalaken sapunika, kadosta mesin cuci, penyedot debu lan kulkas.Kanggo pisanan, wong bakal bisa tuku barang sing bisa rusak ing toko lan disimpen kanthi umur sing luwih dawa.
Nanging ing ngendi PCB kita?Kita isih durung weruh sing digunakake ing piranti utawa mobil sing diluncurake sajrone wektu iki.Nanging, ing taun 1925, Charles Ducasse ngajokake paten sing nggambarake proses nambahake tinta konduktif menyang bahan insulasi.Iki bakal nyebabake papan kabel sing dicithak (PWB).Paten iki minangka aplikasi praktis pisanan sing padha karo PCB, nanging mung minangka koil pemanasan planar.Kita durung entuk sambungan listrik sing nyata ing antarane papan lan komponen, nanging kita wis cedhak.
PCB terus berkembang, wektu iki digunakake minangka koil pemanas kanggo Charles Ducas.
Depresi Agung (1930s)
Ing taun 1929, pasar saham ambruk, lan kabeh inovasi gedhe ing jaman kita mudhun.Ing kene kita ndeleng periode pengangguran ing ndhuwur 25%, 25.000 kegagalan bank, lan akeh masalah ing saindenging jagad.Iki minangka wektu sing tragis kanggo manungsa sacara sakabèhané, mbukak dalan kanggo munculé Hitler, Mussolini, Stalin, lan konflik donya ing mangsa ngarep.PCB bisa uga meneng nganti saiki, nanging kabeh mau bakal owah.
Depresi Agung mengaruhi kabeh wong, saka bank nganti buruh biasa.
Perang Donya II (1939 – 1945)
Perang Donya II lagi ditindakake, lan Amerika Serikat melu perang sawise pamboman Pearl Harbor ing taun 1942. Sing menarik babagan Pearl Harbor yaiku kabeh kegagalan komunikasi sing nyebabake serangan kasebut.AS duwe bukti sing apik babagan krisis sing bakal teka, nanging kabeh cara kontak karo pangkalan militer ing Honolulu ora kasil, lan pulo kasebut kejiret.
Minangka asil saka kegagalan iki, DoD nyadari yen dheweke butuh sarana komunikasi sing luwih dipercaya.Iki ndadekake elektronik dadi paling ngarep minangka sarana komunikasi utama ngganti kode Morse.
Iku uga nalika Perang Donya II sing kita weruh nggunakake pisanan PCBs ing sekring jarak sing kita duwe saiki.Piranti kasebut digunakake kanggo proyektil kecepatan dhuwur sing mbutuhake geni presisi jarak adoh ing langit utawa ing darat.Fuze proximity wiwitane dikembangake dening Inggris kanggo nglawan majune tentara Hitler.Iki banjur dienggo bareng karo Amerika Serikat ing ngendi desain lan manufaktur disempurnakake.
Salah sawijining aplikasi militer pisanan sing nggunakake PCB yaiku sekring jarak.
Sajrone wektu iki, kita uga duwe Paul Eisler, wong Austria sing manggon ing Inggris, paten foil tembaga ing substrat kaca non-konduktif.Swara akrab?Iki minangka konsep sing isih digunakake kanggo nggawe PCB kanthi insulasi lan tembaga ing sisih ndhuwur / ngisor.Eisler njupuk gagasan iki luwih maju nalika mbangun radio saka PCB ing 1943, sing bakal mbukak dalan kanggo aplikasi militer ing mangsa ngarep.
Paul Eisler mbangun radio saka papan sirkuit dicithak pisanan (PCB).
Baby Boomers (1940s)
Nalika Perang Donya II wis cedhak, kita weruh prajurit teka ing omah, miwiti kulawarga, lan duwe akeh bocah.Ngomong baby boomers.Ing jaman pasca perang, kita ndeleng perbaikan gedhe kanggo peralatan sing ana kayata pembersih vakum, mesin cuci, televisi lan radio.Saiki Resesi Agung wis ana ing mburi, akeh konsumen pungkasane bisa tuku piranti kasebut ing omah.
Kita isih durung weruh PCB kelas konsumen.Ing endi karya Paul Eisler?Deleng ing TV lawas iki ing ngisor iki lan sampeyan bakal weruh kabeh komponen, nanging tanpa dhasar PCB.
TV Motorola lawas saka 1948, ora PCB.
Senadyan kekurangan PCB, kita weruh tekane transistor ing Bell Labs ing taun 1947. Butuh enem taun maneh ing 1953 sadurunge piranti kasebut pungkasane digunakake ing produksi, nanging kenapa suwe?Ing jaman semana, informasi disebarake liwat jurnal, konferensi, lan liya-liyane. Sadurunge jaman informasi, panyebaran informasi mung butuh wektu kanggo nyebar.
Transistor pisanan lair ing Bell Laboratories ing taun 1947.
Era Perang Dingin (1947 – 1991)
Tekane jaman Perang Dingin nandhani periode ketegangan antarane Amerika Serikat lan Uni Soviet.Amarga beda antarane kapitalisme lan komunisme, raksasa loro iki meh padha perang lan ndadekake jagad iki ana ing ancaman karusakan nuklir.
Kanggo tetep maju ing balapan senjata iki, loro-lorone kudu nambah kemampuan komunikasi kanggo ngerti apa sing ditindakake mungsuh.Ing kene kita ndeleng PCB digunakake kanthi potensial.Ing taun 1956, Angkatan Darat AS nerbitake paten kanggo "proses perakitan sirkuit".Produsen saiki duwe cara kanggo nyekel elektronik lan nggawe sambungan antarane komponen kanthi jejak tembaga.
Minangka PCB wiwit njupuk mati ing donya Manufaktur, kita ketemu dhéwé ing lomba papan pisanan ing donya.Rusia duwe sawetara prestasi sing luar biasa sajrone wektu iki, kalebu:
1957 Diluncurake satelit buatan pisanan, Sputnik
1959 Diluncurake Luna 2, pesawat ruang angkasa pisanan menyang Bulan
Ing taun 1961 Yuri Gagarin, kosmonot pisanan, dikirim menyang orbit Bumi
Satelit buatan pisanan Rusia, Sputnik, diluncurake ing taun 1957.
Ing endi Amerika ing kabeh iki?Utamane ketinggalan, biasane butuh setaun utawa rong taun kanggo ngembangake teknologi sing padha.Ngatasi kesenjangan iki, kita ndeleng anggaran ruang angkasa AS tuwuh kaping lima ing taun 1960. Kita uga duwe pidato Presiden Kennedy sing misuwur ing taun 1962, bagean kasebut kudu dikutip:
"Kita milih menyang rembulan!Kita milih pindhah menyang rembulan kanggo nindakake prekara liya ing dasawarsa iki, ora amarga gampang, nanging amarga angel;amarga gol iki bakal mbantu ngatur lan ngukur energi lan katrampilan sing paling apik, amarga Tantangan iki yaiku apa sing arep kita lakoni, apa sing ora gelem ditundha, lan apa sing arep kita menangake.– John F. Kennedy, Présidhèn Amérika Sarékat, 12 September 1962
Kabeh iki nyebabake momen penting ing sejarah.Ing tanggal 20 Juli 1969, wong Amerika pisanan ndharat ing rembulan.
Wong pisanan ing rembulan, momen bersejarah kanggo manungsa.
Bali menyang PCBs, ing 1963 kita duwe Hazeltyne Corporation paten teknologi liwat-bolongan pisanan dilapisi.Iki bakal ngidini komponen bisa dikempalken cedhak bebarengan ing PCB tanpa kuwatir bab salib-nyambung.Kita uga weruh introduksi saka Surface Mount Technology (SMT), sing dikembangake dening IBM.Majelis padhet iki pisanan katon ing praktik ing booster roket Saturnus.
1967 Paten teknologi PCB liwat bolongan pisanan.
Dawn of the Microprocessor (1970-an)
70s nggawa kita mikroprosesor pisanan ing wangun sirkuit terpadu (IC).Iki wiwitane dikembangake dening Jack Kilby saka Texas Instruments ing 1958. Kilby anyar ing TI, mula ide-ide inovatif kanggo IC umume disimpen.Nanging, nalika insinyur senior TI dikirim menyang rapat seminggu, Kilby tetep ana ing mburi lan mlayu kanthi ide-ide ing sirahe.Ing kene, dheweke ngembangake IC pertama ing laboratorium TI, lan para insinyur sing bali seneng.
Jack Kilby nyekel sirkuit terpadu pisanan.
Ing taun 1970-an, kita weruh panggunaan pisanan IC ing manufaktur elektronik.Ing wektu iki, yen sampeyan ora nggunakake PCB kanggo sambungan, sampeyan ana masalah gedhe.
Dawn of the Digital Age (1980-an)
Jaman digital wis nggawa owah-owahan gedhe ing media sing kita konsumsi, kanthi introduksi piranti pribadhi kayata cakram, VHS, kamera, konsol game, walkman, lan liya-liyane.
Ing taun 1980, konsol game video Atari nggawe impen bocah-bocah dadi kenyataan.
Wigati dimangerteni manawa PCB isih digambar kanthi tangan nggunakake papan lan stensil cahya, nanging banjur teka komputer lan EDA.Ing kene kita ndeleng piranti lunak EDA kaya Protel lan EAGLE ngowahi cara ngrancang lan nggawe elektronik.Tinimbang foto PCB, saiki kita bisa nyimpen desain minangka file teks Gerber, sing koordinat bisa dilebokake ing mesin fabrikasi kanggo ngasilake PCB.
The Internet Age (1990s)
Ing 90s, kita weruh nggunakake silikon teka menyang lengkap karo introduksi saka BGA.Saiki kita bisa masang luwih akeh gerbang ing siji chip lan miwiti nanem memori lan sistem-on-chip (SoCs) bebarengan.Iki uga minangka periode miniaturisasi elektronik sing dhuwur.Kita ora weruh fitur anyar sing ditambahake ing PCB, nanging kabeh proses desain wiwit owah lan berkembang, pindhah menyang IC.
Desainer saiki kudu ngetrapake strategi design-for-test (DFT) menyang tata letak.Ora gampang pop komponen lan nambah garis biru.Insinyur kudu ngrancang tata letak kanthi mikir maneh ing mangsa ngarep.Apa kabeh komponen kasebut diselehake kanthi cara sing gampang dicopot?Iki minangka keprigelan gedhe.
Iku uga jaman nalika paket komponen cilik kaya 0402 digawe soldering tangan saka Papan sirkuit meh mokal.Desainer saiki manggon ing piranti lunak EDA lan pabrikan tanggung jawab kanggo produksi lan perakitan fisik.
Komponen gunung lumahing saka paling gedhe nganti paling cilik.
Era hibrida (2000 lan luwih)
Cut kanggo jaman saiki elektronik lan desain PCB;apa sing diarani jaman hibrida.Ing jaman kepungkur, kita duwe macem-macem piranti kanggo macem-macem kabutuhan.Sampeyan mbutuhake kalkulator;sampeyan tuku kalkulator.Sampeyan pengin main video game;sampeyan tuku console video game.Saiki sampeyan bisa tuku smartphone lan entuk 30 tingkat fitur sing dibangun.Iki bisa uga katon jelas, nanging pancen nggumunake yen sampeyan ndeleng kabeh sing bisa ditindakake dening smartphone:
peralatan game buku alamat e-mail barcode scanner senter lonceng pandhu arah kamera
jadwal pamuter musik VCR map Internet browser tanggalan film kalkulator pamuter
Telpon notebook karcis recorder mesin panjawab Short pesen banking buku
Kita lagi ing umur konsolidasi piranti, nanging apa sabanjure?PCBs diadegaké lan kita duwe pangolahan lan tata cara kanggo meh kabeh.Aplikasi kanthi kacepetan dhuwur dadi norma.Kita uga weruh sing mung 25% saka desainer PCB ing umur 45, nalika 75% wis siyap kanggo pensiun.Industri kasebut katon ana ing wektu krisis.
Apa masa depan desain PCB bakal dadi robot?Mungkin ing wearable karo sirkuit lentur?Utawa kita bisa ndeleng proton ngganti elektron karo fotonik.Minangka adoh minangka apa kita ngerti bab PCBs fisik, sing malah bisa ngganti ing mangsa.Ora perlu medium fisik kanggo ngaktifake sambungan antarane komponen, nanging potensial teknologi gelombang.Iki bakal ngidini komponen ngirim sinyal kanthi nirkabel tanpa mbutuhake tembaga.
Apa sing bakal ditindakake ing mangsa ngarep?
Ora ana sing ngerti babagan masa depan desain PCB, utawa malah elektronik umume.Wis meh 130 taun wiwit otot manufaktur kita wiwit kerja.Wiwit iku, donya wis diganti ing salawas-lawase kanthi introduksi produk utama kayata mobil, peralatan, komputer, smartphone, lan liya-liyane.Ical wis dina nalika kita gumantung ing batu bara, kayu utawa lenga kanggo kabeh mata pencaharian dhasar lan kaslametané.Saiki kita duwe gadget elektronik sing bisa nyukupi kabutuhan saben dina.
Nanging apa masa depan terus?Iki amba dingerteni.Kita kabeh ngerti yen saben panemuan sadurunge kita ngadeg ing pundhak para leluhur.Leluhur kita nggawa desain PCB ing ngendi saiki, lan saiki kita kudu nggawe inovasi lan ngrevolusi cara kita ngrancang lan sesambungan karo teknologi.Masa depan bisa apa wae.Masa depan gumantung sampeyan.
Posting wektu: Mar-17-2023