Тарих дәвамында башка бик зур уйлап табулар кебекбасылган схема тактасы (PCB)белгәнебезчә, бүген тарихта алга китешкә нигезләнгән.Дөньяның кечкенә почмагында без PCB-ларның тарихын 130 елдан артык эзли алабыз, ул вакытта дөньяның зур сәнәгать машиналары эшли башлаган вакытта.Бу блогта без яктыртачак нәрсә тулы тарих түгел, ә PCB-ны бүгенге хәлгә үзгәрткән мөһим мизгелләр.
Нигә PCB?
Вакыт узу белән, PCBлар электрон продуктлар җитештерүне оптимальләштерү коралына әверелделәр.Кайчандыр кул белән җыю җиңел булган нәрсә тиз арада микроскопик компонентларга механик төгәллек һәм эффективлык таләп итә.Мисал итеп түбәндәге рәсемдә күрсәтелгән ике тактаны алыгыз.Берсе - калькуляторлар өчен 1960-нчы еллардан иске такта.Икенчесе - бүгенге компьютерларда күргән югары тыгызлыктагы ана такта.
PCB чагыштыру 1968 калькуляторы белән бүгенге ана такталар арасында.
Калькуляторда бездә 30+ транзистор булырга мөмкин, ләкин ана тактадагы бер чипта сез миллионнан артык транзистор таба аласыз.Эш шунда, технологиядә алга китеш темплары һәм PCB дизайны үзе тәэсирле.PCB калькуляторындагы бар нәрсә хәзерге дизайнда бер чипка туры килә ала.Бу PCB җитештерүнең берничә күренекле тенденциясенә игътибарны җәлеп итә:
Без интеграль схемалар (IC) һәм микропроцессорлар кебек алдынгы җайланмаларга күбрәк функциональләштерәбез.
Без резисторлар һәм конденсаторлар кебек пассив компонентларны микроскопик дәрәҗәгә кадәр киметәбез.
Болар барысы да безнең челтәр такталарында компонент тыгызлыгын һәм катлаулылыгын арттыруга китерә.
Бу алгарышларның барысы да беренче чиратта безнең продуктларның тизлеген һәм функциональлеген яхшырту белән бәйле.Devicesайланмаларыбыз тиз арада җавап бирерләр дип көтәбез, хәтта берничә секунд тоткарлану безне усаллыкка китерергә мөмкин.Функциональлек өчен видео-уеннарны карагыз.80-нче елларда сез, мөгаен, аркада Пак-Мэн уйнагансыз.Хәзер без чынбарлыкның фотореаль күренешләрен күрәбез.Алга китеш акылсызлык.
Видео уен визуаллары бу көннәрдә тормышка охшаган.
Билгеле, PCBлар безнең җайланмалардан көткәннәргә турыдан-туры җавап итеп үсә.Безгә тизрәк, арзанрак, көчлерәк продуктлар кирәк, һәм бу таләпләрне канәгатьләндерүнең бердәнбер ысулы - миниатюрлаштыру һәм җитештерү процессының эффективлыгын күтәрү.Электроника һәм PCB-ларда бу күтәрелеш кайчан башланды?Алтын гасыр таңында.
Алтын гасыр (1879 - 1900)
Без Америка гражданнар сугышын 60-нчы елларда тәмамладык, хәзер Америка җитештерүе үсә.Шул ук вакытта без ризыктан киемгә, җиһазларга һәм рельсларга кадәр кулдан килгәнне эшлибез.Корабль тармагы һөҗүмгә дучар була, һәм безнең иң зур инженерларыбыз АКШның көнчыгыш ярларыннан көнбатыш ярларына кемнедер 5-7 ай урынына 5-7 көн эчендә ничек алырга икәнлеген уйлап табалар.
Тимер юллар ярдан ярга сәяхәт иттеләр, айлар урынына берничә көн.
Бу вакыт эчендә без электрны өйгә, башта шәһәрләрдә, аннары шәһәр яны һәм авыл җирләренә алып килдек.Электр хәзер күмер, агач һәм майны алыштыра.Кышның каты вакытында Нью-Йоркта яшәргә, пычрак күмер яки утын өемнәре белән пешерергә яки җылы тотарга тырышыгыз.Электр боларның барысын да үзгәртте.
Кызык, нефть базарын монополияләүче Стандарт Нефть бензин өчен нефть бирми.Аларның базары - пешерү, кыздыру, яктырту өчен май.Электр энергиясе барлыкка килү белән, Standard Oil нефть өчен яңа куллануны билгеләргә тиеш иде, ул автомобиль кертү белән киләчәк.
1878 елның маенда Стандарт Нефть Компаниясе акция чыгарды, һәм нефть монополиясе башланды.
Алтын гасырда без электромагнитизмда зур ачышлар күрдек.Электр энергиясен механик энергиягә әверелдерүче электр моторын уйлап таптык.Без шулай ук генераторларны күрәбез, алар механик энергияне электр энергиясенә әйләндереп киресен эшлиләр.
Бу шулай ук бүгенге көндә безнең электрон дөньяга тәэсир итүче гений уйлап табучылар чоры иде, шул исәптән:
Томас Эдисон лампочка 1879-нчы елда, 1889-нчы елда кино һәм башка бик күп яңалыклар уйлап тапты.
Никола Тесла 1888 елда электр моторын һәм 1895 елда электр чыганагын уйлап тапты.
Александр Грэм Белл телефонны 1876-нчы елда уйлап тапкан.
Джордж Истман Кодак 1884 елда беренче кулланучылар камерасын уйлап тапты.
Герман Холлерит 1890-нчы елда табуляция машинасын уйлап тапты һәм IBM-ны тапты.
Бу интенсив инновацион чорда иң зур бәхәсләрнең берсе - AC һәм DC арасында.Тесланың алмаш токы ахыр чиктә көчне ерак араларга тапшыру өчен идеаль ысул булды.Кызык, ләкин без бүген дә AC-DC конверсиясе белән эш итәбез.
AC сугышта җиңгәндер, ләкин DC һаман да электроника өстенлек итә.
Диварга куйган электрон җайланмага карагыз, AC-ны DC-ка әйләндерергә кирәк.Яисә, кояш панельләре өчен кирәк булган инфраструктурага күз салсаң, алар электр энергиясен чыгаралар, ул электр чыганагы итеп электр энергиясенә әверелергә тиеш, һәм безнең җайланмалар куллану өчен DCга кире кайтырга тиеш.AC-DC бәхәсе беркайчан да бетмәгән дип әйтә аласыз, ике каршылыклы идея арасында баланс барлыкка килде.
Кояш панелендә AC һәм DC арасында бик күп арткы бар.
PCB-ның оригиналь идеясы Алтын гасырда уйлап табылмаганына игътибар итегез.Ләкин, бу чорның җитештерү мөмкинлекләре, һәм электрның киң таралган йогынтысы булмаса, PCBлар бүгенге кебек булмас иде.
Прогрессив чор (1890 - 1920)
Прогрессив чор социаль реформа чоры белән билгеләнде, Шерманга каршы антимонополь закон кебек законнар Стандарт Нефть монополиясен җимерде.Бу шулай ук беренче PCB патентларын күргәндә.1903-нче елда немец уйлап табучысы Альберт Хансон күпкатлы изоляция тактасында яссы фольга үткәргеч итеп сурәтләнгән җайланма өчен Британия патентына гариза биргән.Таныш тавыш?
Альберт Хансонның беренче PCB патентын сурәтләгән рәсем.
Гансен шулай ук үз патентында тишек кушымталар төшенчәсен тасвирлый.Монда ул электр тоташуы өчен вертикаль сызыклар белән ике катламга тишек ясый алуыгызны күрсәтә.
Бу вакыт эчендә без Эдисонның һәм башка бизнес лидерларының көндәлек җайланмаларга электр җайланмалары кертү өчен зур этәргеч ясауларын күрә башладык.Бу этәргеч белән проблема - стандартлаштыруның тулысынча булмавы.Әгәр сез Нью-Йоркта яки Нью-Джерсида яшәсәгез һәм Эдисонның электр энергиясен яктырту, җылыту яки пешерү өчен кулланган булсагыз, аларны башка шәһәрдә куллансагыз нәрсә булыр?Аларны кулланып булмый, чөнки һәр шәһәрнең үз рокет конфигурациясе бар.
Эдисон кешеләргә лампочка сатасы килми, ул шулай ук хезмәт сатырга теләгәнгә, проблема тагын да начарайды.Эдисон сезгә ай саен электр хезмәте күрсәтә ала;аннары сез лампочкалар, приборлар һ.б. сатып алыр идегез, әлбәттә, бу хезмәтләрнең берсе дә башка көндәш ысулларга туры килми.
Ниһаять, бу башбаштаклыкны бетергән өчен Харви Хаббелга рәхмәт әйтәсе килә.1915-нче елда ул бүгенге көндә дә кулланыла торган стандарт стена розеткасын патентлады.Хәзер бездә лампочка розеткасына тостер яки кайнар тәлинкә юк.Бу тармакны стандартлаштыру өчен зур җиңү.
Харви Хаббел ярдәмендә бездә хәзер барлык электрон җайланмалар өчен стандартлаштырылган стеналар бар.
Соңгы искәрмә буларак, Прогрессив чор Беренче бөтендөнья сугышы белән билгеләнде. Бу конфликт бары тик мехларга һәм окоп сугышларына юнәлтелгән.PCB концепциясе, хәтта төп электроника, хәрби кушымталарда кулланылмый, ләкин тиздән булачак.
Егерменче еллар кычкыруы (1920-нче еллар)
Беренче бөтендөнья сугышы беткәч, без хәзер Америка икътисадында зур күтәрелеш күргән егерменче елларда.Тарихта беренче тапкыр шәһәрләрдә фермаларга караганда күбрәк кеше яши.Без шулай ук АКШта чылбырлар һәм брендлар кертелә башлый.Ике төрле шәһәрдә сезнең гаилә кибетегез яки икесе булырга мөмкин, ләкин хәзер бездә милли брендлар һәм кибетләр бар.
Бу чорның иң зур уйлап табуы Генри Фордның автомобиле һәм ул кирәк булган инфраструктура иде.Бу хәл 1990-нчы елларга охшаган, без интернет һәм информацион чор белән эш итәр өчен зур инфраструктура төзергә тиеш булганда, ачкычлар, роутерлар, оптик кабельләр төзеп.Машиналар да искәрмә түгел.
Генри Фордның беренче машинасы - дүрт тәгәрмәчле.
Монда без кайчандыр пычрак юл асфальтланганын күрәбез.Кешеләргә машиналарын эшләтеп җибәрү өчен бензин кирәк иде, димәк, АЗС кирәк.Сездә шулай ук ремонт кибетләре, аксессуарлар һәм башкалар бар.Күпчелек кешенең бөтен яшәү рәвеше автомобиль уйлап табудан барлыкка килгән, һәм ул бүген дә.
Нәкъ шул вакытта без заманча приборлар кертелүен күрдек, кер юу машиналары, чистарткычлар һәм суыткычлар кебек без бүген дә таянабыз.Беренче тапкыр кешеләр кибетләрдә тиз бозыла торган товарлар сатып ала һәм озак саклану срогына саклый алачак.
Ләкин безнең PCBлар кайда?Аларның бу вакыт эчендә җибәрелгән приборларда яки машиналарда кулланылганнарын күргәнебез юк.Ләкин, 1925-нче елда, Чарльз Дюкса изоляцион материалларга үткәргеч сыя өстәү процессын сурәтләгән патент бирде.Соңрак бу басылган чыбык тактасына (PWB) китерәчәк.Бу патент PCB охшаган беренче практик кушымта, ләкин планар җылыту кәтүге буларак кына.Без әле такта белән компонентлар арасында электр элемтәләрен ала алмадык, ләкин якынлашабыз.
PCB үсешен дәвам итте, бу юлы Чарльз Дукас өчен җылыту кәтүге буларак кулланылды.
Зур депрессия (1930-нчы еллар)
1929-нчы елда фонд биржасы кими, безнең заманның барлык зур яңалыклары кими.Монда без эшсезлек чорын 25% тан, 25,000 банк җитешсезлеген һәм бөтен дөньяда күп проблемаларны күрәбез.Бу, гомумән, кешелек өчен фаҗигале вакыт иде, Гитлер, Муссолини, Сталин күтәрелүенә һәм киләчәк дөнья конфликтларыбызга юл ачты.PCBлар әлегә кадәр дәшмәгәннәрдер, ләкин барысы да үзгәрергә тиеш.
Зур депрессия банклардан алып гади эшчеләргә кадәр барысына да кагылды.
Икенче бөтендөнья сугышы (1939 - 1945)
Икенче бөтендөнья сугышы бара, һәм АКШ 1942-нче елда Пирл-Харбордагы шартлаудан соң сугышка кушылды. Перл-Харборда нәрсә кызык, бу һөҗүмгә китергән бөтен элемтә уңышсызлыгы.АКШның якынлашып килүче кризис турында яхшы дәлилләре бар иде, ләкин Гонолулудагы хәрби базасы белән элемтәләрнең барлык ысуллары уңышсыз булды, һәм утрау сак астында калды.
Бу уңышсызлык нәтиҗәсендә, DoD аларга ышанычлырак аралашу чаралары кирәклеген аңлады.Бу Морс кодын алыштырган төп элемтә чарасы буларак электрониканы беренче планга чыгарды.
Икенче бөтендөнья сугышы вакытында без PCB-ларның беренче кулланылышын күрдек.Theайланма югары тизлектәге проекцияләр өчен кулланыла, алар күктә яки җирдә ерак араларга төгәл ут таләп итәләр.Якынлык фузе башта Британиялеләр тарафыннан Гитлер армиясенең алга китүенә каршы эшләнгән.Соңрак дизайн һәм җитештерү камилләштерелгән АКШ белән бүлештеләр.
PCB'ларны кулланган беренче хәрби кушымталарның берсе якынлык саклагычлары иде.
Бу вакыт эчендә бездә Бөек Британиядә яшәүче Австрия Пол Эйзлер бар, үткәргеч булмаган пыяла субстратта бакыр фольга патентланган.Таныш тавыш?Бу концепция, без бүген дә өске / аскы изоляция һәм бакыр белән PCB ясау өчен кулланабыз.Эйзлер бу идеяны 1943-нче елда PCB-тан радио төзегәндә алга таба бер адым ясады, бу киләчәк хәрби заявкаларга юл ача.
Пол Эйзлер беренче басылган схема тактасыннан (PCB) радио ясады.
Бәбиләр (1940-нчы еллар)
Икенче бөтендөнья сугышы тәмамлангач, без солдатларыбызның өйләренә кайтуларын, гаилә коруларын һәм балалар төркеме булуын күрдек.Бала үсә.Сугыштан соңгы чорда без чистарткыч, кер юу машиналары, телевизор һәм радио кебек приборларга зур үзгәрешләр күрдек.Хәзерге вакытта Зур рецессия артта калганлыктан, күп кулланучылар ниһаять бу җайланмаларны өйләрендә ала ала.
Без әле кулланучылар класслы PCBларны күрмәдек.Пол Эйзлер әсәрләре кайда?Түбәндәге бу иске телевизорга карагыз, сез барлык компонентларны күрерсез, ләкин төп PCB нигезсез.
1948 елдан иске Моторола телевидениесе, PCB юк.
PCB-лар булмауга карамастан, без 1947-нче елда Bell Labs'ка транзисторның килүен күрдек. 1953-нче елда җайланма җитештерүдә кулланылганчы тагын алты ел вакыт кирәк иде, ләкин нигә шулай озак?Ул көннәрдә мәгълүмат журналлар, конференцияләр һ.б. аша таратылды. Мәгълүмат чоры алдыннан мәгълүмат тарату өчен вакыт кирәк иде.
Беренче транзистор 1947-нче елда Белл лабораториясендә туган.
Салкын сугыш чоры (1947 - 1991)
Салкын сугыш чоры барлыкка килү АКШ һәм Советлар Союзы арасында зур киеренкелек чорын күрсәтте.Капитализм һәм коммунизм арасындагы аермалар аркасында, бу ике гигант бер-берсе белән сугышалар диярлек һәм дөньяны атом юк итү куркынычы астына алдылар.
Бу корал бәйгесендә алга бару өчен, ике як та дошманның нәрсә эшләгәнен аңлау өчен аралашу сәләтен яхшыртырга тиеш.Монда без PCB-ның тулы потенциалына күнегелгәнен күрәбез.1956-нчы елда АКШ армиясе "район җыю процессы" патентын бастырды.Хәзер җитештерүчеләрнең электрониканы тоту һәм бакыр эзләре белән компонентлар арасында бәйләнеш булдыру ысулы бар.
PCBлар җитештерү дөньясында чыга башлагач, без дөньядагы беренче космик узышта булдык.Бу вакыт эчендә Россия гаҗәеп казанышларга иреште, шул исәптән:
1957 Беренче ясалма спутникны җибәрү, Спутник
1959 Айга беренче космик кораб Луна 2 җибәрү
1961-нче елда беренче космонавт uriрий Гагарин orирне орбитага җибәрелә
Россиянең беренче ясалма иярчене - Спутник 1957-нче елда җибәрелгән.
Боларның барысында Америка кайда?Нигездә артта калу, бер үк технологияне үстерү өчен гадәттә бер-ике ел кирәк.Бу аерманы чишеп, без АКШ космик бюджетының 1960-нчы елда биш тапкыр артуын күрәбез. Бездә шулай ук 1962-нче елда танылган Президент Кеннеди чыгышы бар, аның бер өлешен китерергә кирәк:
“Без айга барырга уйлыйбыз!Без бу дистә елда башка эшләрне башкарыр өчен айга барырга уйлыйбыз, җиңел булганга түгел, ә авыр булганга;чөнки бу максат безнең иң яхшы көчебезне һәм осталыгыбызны оештырырга һәм үлчәргә ярдәм итәчәк, чөнки бу проблемалар без кабул итәргә әзер, кичектерергә теләмәгән һәм җиңәргә әзер нәрсә. "- Джон Кеннеди, АКШ президенты, 1962 елның 12 сентябре
Болар барысы да тарихта истәлекле мизгелгә китерде.1969 елның 20 июлендә беренче Америка кешесе айга төште.
Айдагы беренче кеше, кешелек өчен тарихи мизгел.
PCB-ларга кире кайтсак, 1963-нче елда бездә Хазельтин корпорациясе беренче тишек технологиясе патентына ия булды.Бу компонентларны PCB-та бер-берсенә якын урнаштырырга мөмкинлек бирәчәк, үзара бәйләнешләр турында борчылмыйча.Без шулай ук IBM тарафыннан эшләнгән Surface Mount Technology (SMT) кертелүен күрдек.Бу тыгыз җыелышлар практикада Сатурн ракетасы ярдәмендә беренче тапкыр күренә.
1967 Беренче PCB технология патенты.
Микропроцессор таңы (1970-нче еллар)
70-нче еллар безгә интеграль схема (IC) формасында беренче микропроцессор китерде.Бу башта 1958-нче елда Техас инструменты Джек Килби тарафыннан эшләнгән. Килби TI өчен яңа иде, шуңа күрә аның IC-лар өчен инновацион идеялары күбесенчә урланган.Ләкин, TI өлкән инженерларын бер атналык очрашуга җибәргәндә, Килби артта калды һәм идеялар белән йөгерде.Монда ул TI лабораториясендә беренче IC эшләде, һәм кайткан инженерлар аны яраттылар.
Джек Килби беренче интеграль схеманы тота.
1970-нче елларда без электроника җитештерүдә IC-ның беренче кулланылышын күрдек.Бу вакытта, сез тоташу өчен PCB кулланмыйсыз икән, сез зур проблемага дучар буласыз.
Санлы гасыр таңы (1980)
Digitalифрлы чор без кулланган массакүләм мәгълүмат чараларында зур үзгәрешләр китерде, дисклар, VHS, фотоаппаратлар, уен консоллары, җәяүлеләр һәм башкалар кебек шәхси җайланмалар кертү белән.
1980-нче елда Атари видео-уен консолы балаларның хыялларын тормышка ашырды.
Әйтергә кирәк, PCBлар әле җиңел такталар һәм карандашлар ярдәмендә кул белән тартылган, ләкин соңыннан компьютерлар һәм EDA килеп чыккан.Монда без Protel һәм EAGLE кебек EDA программаларын электроника проектлау һәм җитештерү ысулын үзгәртә.PCB фотосы урынына, без хәзер дизайнны Gerber текст файлы итеп саклый алабыз, аның координаталары PCB җитештерү өчен җитештерү техникасына кертелә ала.
Интернет чоры (1990-нчы еллар)
90-нчы елларда без кремний куллануның BGA кертү белән тулы көченә керүен күрдек.Хәзер без бер чипка күбрәк капкаларны урнаштыра алабыз һәм хәтерне һәм система-чипны (SoCs) бергә урнаштыра башлыйбыз.Бу шулай ук электрониканың югары миниатюризация чоры иде.PCB-га өстәлгән яңа функцияләрне күрмәдек, ләкин бөтен дизайн процессы үзгәрә һәм үсә бара, IC-ка күчә.
Дизайнерлар хәзер дизайн-сынау (DFT) стратегияләрен үз макетларына кертергә тиеш.Компонентны чыгару һәм зәңгәр сызык өстәү җиңел түгел.Инженерлар үзләренең макетларын киләчәк эшне истә тотып эшләргә тиеш.Бу компонентларның барысы да җиңел генә алып ташланырлык итеп урнаштырылганмы?Бу бик зур борчылу.
Бу шулай ук 0402 кебек кечерәк компонент пакетлары электр такталарын кул белән эретү мөмкин булмаган диярлек.Хәзер дизайнер үзенең EDA программасында яши һәм физик җитештерү һәм җыю өчен җитештерүче җаваплы.
Зурдан кечегә кадәр өслек монтаж компонентлары.
Гибрид чоры (2000 һәм аннан соңгы)
Бүгенге электроника һәм PCB дизайны чорына кадәр;без гибрид чоры дип атыйбыз.Элек бездә берничә ихтыяҗ өчен берничә җайланма бар иде.Сезгә калькулятор кирәк;сез калькулятор сатып аласыз.Сез видео уеннар уйнарга телисез;сез видео уен консолы сатып аласыз.Хәзер сез смартфон сатып алып, 30 төрле дәрәҗәдәге функцияләр ала аласыз.Бу бик ачык күренергә мөмкин, ләкин безнең смартфоннар эшли алырлык әйберләрне күргәч, бик гаҗәпләндерә:
уен җиһазлары адрес китабы электрон почта штрих-сканер фонарь кыңгырау камерасы навигациясе
музыка плееры расписаниесе VCR картасы Интернет браузер календаре кино плеер калькуляторы
Телефон дәфтәренә билет язучы җавап бирү машинасы Кыска хәбәр банк китаплары
Без җайланмаларны консолидацияләү чорында, ләкин алдагы нәрсә?PCBлар урнаштырылган һәм бездә барысы да диярлек процесслар һәм процедуралар бар.Speedгары тизлекле кушымталар нормага әйләнә.PCB дизайнерларының 25% ы гына 45 яшькә кадәр, 75% пенсиягә әзерләнә.Тармак кризис чорында.
PCB дизайнының киләчәге робот булырмы?Бәлки, флекс схемасы белән киеп була?Яисә без протоннарның электроннарны фотоника белән алыштырганын күрербез.Физик PCB турында белгәннәребезгә килгәндә, бу киләчәктә дә үзгәрергә мөмкин.Компонентлар арасында бәйләнешне булдыру өчен физик медиа кирәк түгел, киресенчә, дулкын технологиясе потенциалы.Бу компонентларга бакыр кирәксез сигналсыз чыбык җибәрергә мөмкинлек бирәчәк.
Киләчәк нәрсә булыр?
PCB дизайнының, хәтта электрониканың киләчәге кая барганын беркем дә белми.Безнең җитештерү мускуллары эшли башлаганга 130 елга якын вакыт үтте.Шул вакыттан алып, машиналар, приборлар, компьютерлар, смартфоннар һәм башкалар кебек төп продуктлар кертү белән дөнья мәңгегә үзгәрде.Барлык төп тормышыбыз һәм яшәвебез өчен күмергә, агачка яки майга таянган көннәр бетте.Хәзер безнең көндәлек ихтыяҗларыбызны канәгатьләндерә алырлык электрон гаджетлар бар.
Ләкин киләчәктә нәрсә булыр?Бу зур билгесез.Барыбыз да беләбез, безнең алдыбыздагы һәр уйлап табу алдагы кешеләрнең җилкәсендә тора.Безнең ата-бабаларыбыз PCB дизайнын бүгенге көнгә алып килгәннәр, һәм хәзер безгә технологияне проектлау һәм үзара бәйләнешне яңартырга һәм революцияләргә кирәк.Киләчәк теләсә нәрсә булырга мөмкин.Киләчәк сезгә бәйле.
Пост вакыты: 17-2023 март