Geschichte der PCB-Innovationen und ihre Auswirkungen

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Leiterplatten sind die internen Komponenten, die elektrische Signale durch elektronische Geräte übertragen. Jedes Mal, wenn Sie einen Computer einschalten oder eine Taste auf einem Smartphone, einem Radiowecker oder einer Stereoanlage drücken, interagieren Sie mit einer Leiterplatte, die sich im Gehäuse all dieser Geräte befindet. Wenn Elektrizität das Lebenselixier der Elektronik ist, sind Leiterplatten die lebenswichtigen inneren Organe.

In der heutigen stark geräteabhängigen Welt sind sich die meisten Menschen der komplexen Schaltkreise nicht bewusst, die in jedem Smartphone oder tragbaren MP3-Player enthalten sind. Ohne Leiterplatten wäre die heutige Technologie niemals möglich gewesen.

Was sind Leiterplatten?

Eine gedruckte Leiterplatte (PCB) ist ein Substratgerät, das aufgeätzt ist elektrische Bauteile. Leiterplatten gibt es in Single-, Double-Layer- und Multi-Layer-Varianten mit entsprechenden Kupferlagen. Die Leiterplatten mit der höchsten Dichte bestehen aus mehreren Schichten. Diese enthalten plattierte Löcher, die Leiter auf verschiedenen Schichten verbinden. Bei aufwändigeren Leiterplatten wird das Substrat oft mit Kondensatoren, Widerständen und anderen Komponenten beschichtet. Die Schichten der meisten festen Leiterplatten bestehen normalerweise aus einem Substrat aus FR-4-Glasepoxid.

Leiterplatten sind ein integraler Bestandteil praktisch aller elektronischen Geräte, mit Ausnahme der einfachsten Produkte. Das Design einer Leiterplatte beinhaltet komplizierte Schaltungsdetails, aber die Bestückung und Produktion von Leiterplatten kann einheitlich implementiert werden. Da Leiterplatten aus montierten, verdrahteten Komponenten mit einem einzigen Teil bestehen, ist die Massenproduktion von Leiterplatten ein unkomplizierter, relativ kostengünstiger und im Allgemeinen fehlerfreier Prozess, insbesondere im Vergleich zu anderen Verdrahtungsoptionen wie Punkt-zu-Punkt und Wire Wrap. P>

Das PCB-Akronym gilt sowohl für unbestückte als auch für bestückte Platinen. Wenn eine Platine Kupferverbindungen aufweist, aber keine eingebetteten Teile enthält, wäre der passendere Name gedruckte Verdrahtungsplatine, obwohl dieser Begriff praktisch aus dem technologischen Sprachgebrauch verschwunden ist. Andere, gebräuchlichere Begriffe umfassen die Leiterplattenbestückung und die Leiterplattenbestückung, bei der es sich um eine Leiterplatte mit elektronischen Teilen handelt.

Wo werden Leiterplatten verwendet?

Leiterplatten sind in einer Vielzahl elektronischer Geräte und Computerkomponenten unverzichtbar. Leiterplatten in ihrer modernen Form gibt es seit den 1960er Jahren, als sie Bestandteile von Taschenrechnern, Registrierkassen und anderen einfachen Geräten mit elektrischen Schaltkreisen waren.

In den 1970er Jahren tauchten Leiterplatten erstmals in Digitaluhren und einigen der weltweit ersten Videospiele und PCs auf. In den 1980er Jahren befanden sich Leiterplatten in Alarmradios, Videorecordern, Atari-Spielekonsolen, CD- und Laserdisc-Playern und schnurlosen Telefonen. In den 1990er Jahren war eine immer fortschrittlichere und miniaturisiertere Leiterplatte für die Verbreitung von Desktop-Computern und Peripheriegeräten wie Scannern und Druckern unter den gewöhnlichen Amerikanern verantwortlich.

Die rasante Entwicklung computergestützter Geräte seit den späten 1990er Jahren hat zu immer kleineren PCBs mit größerer Kapazität als Boards aus früheren Jahrzehnten geführt. Smartphones zum Beispiel sind kompakter und dennoch widerstandsfähiger geworden. Eine ähnliche Entwicklung vollzog sich über etwa 12 Jahre bei tragbaren MP3-Playern, die sich von den schweren, unhandlichen Archos-Playern der frühen 2000er-Jahre zu den schlanken, leichten iPod-Nano-Modellen entwickelten, die bei den heutigen mobilen Hörern beliebt sind.

Die Entwicklung von Chipkomponenten mit größerer Vielseitigkeit hat die Miniaturisierung von Geräten erleichtert. Mit Micro Ball Grid Arrays und kürzeren Platinen können Unternehmen jetzt kleine computergesteuerte Geräte herstellen, da sie wissen, dass PCBs kompakt genug sind, um in das jeweilige Gehäuse zu passen. Dies steht im Gegensatz zu früheren PCBs, bei denen die Größe der Platine oft die Größenanforderungen des umschließenden Geräts diktierte.

Die Geschichte der Leiterplatten

Im Laufe des letzten halben Jahrhunderts wurden die technologischen Komponenten von PCBs auf Mikroebene quantifiziert. In den 1960er Jahren bestand die Leiterplatte in einem typischen Taschenrechner aus ungefähr 30 Transistoren. Heutzutage verfügt die Leiterplatte eines durchschnittlichen Computers über Millionen von Transistoren in einem einzigen Chip auf der Hauptplatine. Diese Entwicklungen haben es ermöglicht, immer mehr Funktionalität auf immer kleinere Geräte zu laden. Darüber hinaus sind auch Bauteile wie Kondensatoren und Widerstände auf Bruchteile ihrer früheren Größe geschrumpft.

Die fortschrittlichen Fähigkeiten, die moderne Leiterplatten bieten, haben die Benutzer an sekundenschnelle Aktivierungen bei jeder erdenklichen Eingabeaufforderung gewöhnt. Aller Wahrscheinlichkeit nach wird ein heutiger Benutzer eines PCs oder Mobilgeräts bei einer Verzögerung von nur fünf Sekunden bei einer bestimmten Funktion entnervt. Das vielleicht verräterischste Zeichen der PCB-Entwicklung sind Videospiele, die sich von den einfachen Pong-Systemen der 1970er Jahre zu fotorealistischen Szenarien entwickelt haben, die es Spielern ermöglichen, über die heutigen Spielkonsolen zu kämpfen und Rennen zu fahren.

Wir können die Geschichte der Leiterplatten bis in eine Zeit zurückverfolgen, lange bevor sie im Design existierten. Die Räder setzten sich in dem Moment in Bewegung, als Benjamin Franklin einen Drachen in ein Gewitter steigen ließ und die elektrische Qualität von Blitzen entdeckte.

1850-1900

Ein Markenzeichen der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts war der sprunghafte technologische Fortschritt. In den Jahrzehnten nach dem Bürgerkrieg wurden Städte an der Ostküste und im Mittleren Westen mit Strom versorgt, was den Einsatz von Heizöl und Kohle verdrängte. Mit der Verbreitung des Stroms wurden auch Vorstädte und ländliche Gebiete an das neu geschaffene Stromnetz angeschlossen. Öl hingegen verlor fast seinen Zweck, bis Autos um die Jahrhundertwende Benzin notwendig machten.

Die Verbreitung der elektrischen Energie deutete auf die Einführung von Telefonen, Glühbirnen und Verbraucherkameras hin, die alle im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts auf den Markt kamen. Obwohl die Leiterplatte selbst in diesem Zeitraum nicht existierte, wurzelten die technologischen Grundlagen für ihre spätere Entwicklung fast ausschließlich im späten 19. Jahrhundert.

1900-1950

1903 meldete der deutsche Erfinder Albert Hanson das erste Patent für ein PCB-ähnliches Gerät an. Die Vorrichtung war ein Flachleiter für eine mehrschichtige Isolierplatte. Geräte dieser Art würden jedoch in den aufstrebenden Technologien des frühen 20. Jahrhunderts, einer Zeit, in der Radios, Phonographen, Waschmaschinen, Trockner und Staubsauger eingeführt wurden, keine weit verbreitete Verwendung finden.

So wie die naiven Exzesse des Goldenen Zeitalters mit der Titanic untergingen und die Schrecken des Ersten Weltkriegs die nationalistischen Gefühle demütigten, war der größte Triumph des Menschen über die Natur die Entwicklung von Flugzeugen. Inmitten des gescheiterten Experiments der Prohibition wollten die Amerikaner lieber von den Maschinen wegkommen und in die nächste Kneipe gehen, um Gin-getränkte Nächte unter Lichtern im Deko-Stil zu verbringen.

Die Weltwirtschaftskrise, ausgelöst durch den Börsenkrach im Oktober 1929, war ein weiterer Rückschlag für die PCB-Entwicklung. Das Ereignis beendete die Frivolität des Jazz-Zeitalters und leitete eine Zeit der Kettenbanden, Brotschlangen und beengten Mietshäuser ein, in denen Familien das Geld für Luxusartikel fehlte.

Die erste bedeutende Anpassung der PCB-ähnlichen Technologie erfolgte nach dem Angriff auf Pearl Harbor im Dezember 1941, der Amerika überrumpelte. Der Militärgeheimdienst glaubte, dass sie diesen Angriff hätten verhindern können, wenn das Außenministerium besser ausgerüstet gewesen wäre, um mit der Militärbasis in Honolulu zu kommunizieren, wo sich schon seit einiger Zeit Hinweise auf eine unmittelbare Gefahr abzeichneten.

Als die Nation in den Zweiten Weltkrieg verwickelt wurde, stießen US-Streitkräfte auf ein britisches Gerät, das als Annäherungszünder bekannt ist und Artilleriegeschosse mit der Fähigkeit ausstattete, präzise Ziele über weite Land- und Meeresgebiete zu treffen.

Das US-Militär hat das Konzept hinter dem Näherungszünder schließlich angenommen und übernommen, das Design verbessert und es für die Massenproduktion geeignet gemacht. Etwa zur gleichen Zeit brachte der in Großbritannien ansässige österreichische Erfinder Paul Eisler das PCB-Konzept mit einem Gerät voran, das Kupferfolie auf einer nichtleitenden Glasbasis verwendete. Das Design würde die moderne obere/untere Kupferisolierung auf Leiterplatten vorwegnehmen. Der Erfinder führte 1943 auch ein mit Leiterplatten ausgestattetes Funkgerät ein, das sich später bei militärischen Operationen als nützlich erweisen sollte.

1950-2000

Mit dem Ende des Zweiten Weltkriegs kehrte die Häuslichkeit zurück, als amerikanische Soldaten aus Europa und dem Fernen Osten zurückkehrten. Frank Sinatra erzielte einen Hit nach dem anderen, Bobby Soxer tauschten Bein-Make-up gegen echte Nylons und Familien erwärmten sich für neue Erfindungen wie das 33-U/min-Plattenalbum und den Fernseher. Das Ende der Weltwirtschaftskrise leitete den Aufstieg der Mittelklasse ein, die die Entwicklung der Vorstädte durch die Außenbezirke der Städte und in ganz Mittelamerika vorantreibt.

Die erste bedeutende Nachkriegsverwendung von PCBs erfolgte 1947 mit dem Transistor von Bell Labs. Als die Spannungen im Kalten Krieg zwischen den Vereinigten Staaten und der Sowjetunion in den 1950er Jahren zunahmen, musste jede Seite ihre Kommunikationsfähigkeiten verstärken, um über die Entwicklungen an der feindlichen Front auf dem Laufenden zu bleiben. Gerade als Elvis Presley zum ersten Mal auf Fernsehbildschirme kam und sein Becken zu „Heartbreak Hotel“ schüttelte, patentierte die US-Armee 1956 die „Processing of Assembling Electrical Circuits“.

Zum ersten Mal war die Fähigkeit, Elektrizität zu halten und zwischen Kupferleiterkomponenten zu kommunizieren, zum Tragen gekommen. Das Rennen sollte nun das erste in den Weltraum werden, das die Sowjets an mehreren Fronten gewannen, indem sie 1957 den ersten Satelliten, Sputnik, in die Höhe schickten. Sie ließen diese Errungenschaft mit dem ersten unbemannten und dem ersten bemannten Start zum Mond folgen Umlaufbahn der Erde 1959 bzw. 1961.

Im Jahr 1963 – gerade als die USA ihre eigenen Weltraum-Expeditionen verstärkten und JFK-Trauer-Boomer sich auf die Beatles und die darauf folgende britische Invasion vorbereiteten – gab es zwei Entwicklungen in der PCB-Technologie. Eines beinhaltete eine plattierte Loch-Durchgangs-Technologie, ein Patent der Hazeltine Corp., das es ermöglichte, Komponenten auf derselben Leiterplatte ohne Konfliktrisiko eng beieinander zu platzieren. Die zweite Innovation zu dieser Zeit war die Entwicklung der Oberflächenmontagetechnologie mit freundlicher Genehmigung von IBM. Beide Innovationen waren wesentliche Bestandteile von Saturn-Raketen-Boostern.

Als die durchgeknallten Technicolor-Sechziger den koksbefeuerten Siebzigern wichen, stellte der Texas-Instruments-Ingenieur Jack Kilby den ersten Mikroprozessor vor. Kilby entwickelte die integrierte Schaltung, die in der Elektronikmontage schnell angenommen wurde. Zu diesem Zeitpunkt waren Leiterplatten in der Computertechnologie unverzichtbar geworden. In der zweiten Hälfte des Jahrzehnts kamen die ersten Heimcomputer auf den Markt, beginnend mit dem MITS Altair 8800 und dem IMSAI 8080 im Jahr 1975, gefolgt vom Apple 1 im April 1976.

Obwohl für seine Zeit innovativ, wurde die Technologie der analogen 8-Spur-Super-8-Technologie der 1970er Jahre durch die High-Tech-Fortschritte der kristallklaren digitalen Surround-Sound-Technologie der 1980er Jahre schnell überholt. Als Michael Jackson die Generation X ins Videozeitalter führte, tauchten in diesem Jahrzehnt PCB-abhängige Geräte in den Wohnzimmern und Taschen der Amerikaner auf. Geräte wie VHS-Recorder, CD-Player, Walkmans, schnurlose Telefone und Spielekonsolen übertragen alle Signale über Leiterplatten. Personal Computer und EDA-Software haben in dieser Zeit ebenfalls Einzug gehalten.

Was auch immer den 1990er Jahren an kultureller Identität gefehlt haben mag, es war eine boomende Zeit für die PCB-Technologie. Die 90er Jahre waren das Jahrzehnt, in dem Geräte kleiner wurden, dank Entwicklungen im PCB-Design, die mehr Gates auf einzelnen Chips ermöglichten. Als immer mehr Haushalte mit dem Internet verbunden wurden – zunächst über Wähldienste und dann gegen Ende des Jahrzehnts über Kabel- und DSL-Leitungen – wurde der Personal Computer zu einem festen Bestandteil des Haushalts.

Computer waren nicht länger die großen, komplizierten Maschinen, die auf Knopfdruck nukleare Explosionen auslösten – sie waren jetzt kompakte, zugängliche, interaktive Geräte, die eine Welt voller Informationen für jedermann zugänglich machten. Leiterplatten waren auch ein wichtiger Bestandteil von Mobiltelefonen, die das schnurlose Antennentelefon schnell ablösten und Mitte der 90er Jahre zu einem allgemeinen Statussymbol wurden.

Inmitten des schnellen technologischen Fortschritts und der Miniaturisierung stieg die Notwendigkeit, Leiterplatten mit Modifikationspotenzial im Auge zu behalten. Während es möglich war, frühere Leiterplatten durch einfaches Umverdrahten zu modifizieren, hatten neuere Leiterplatten kleinere Teile, die physikalisch schwieriger zu ändern, geschweige denn zu löten waren. Folglich wurde das PCB-Design zu einem engagierteren Prozess.

2000 und darüber hinaus

Das 21. Jahrhundert hat die Innovationen der letzten 50 Jahre erlebt, die in einzigartige, leichte Einheiten integriert und kompaktiert wurden, die Menschen überall hin mitnehmen können. Während Sie früher für jede Funktion ein separates Gerät benötigten – ein Telefon für Anrufe, einen Taschenrechner für Mathematik, eine Stereoanlage für Musik, einen Fernseher für Filme und Shows, einen PC für den Internetzugang, eine Kamera für Fotos usw. – können Sie dies jetzt tun Führen Sie alle Funktionen aus und konsumieren Sie jede Art von Medien auf einem mobil verbundenen Laptop, Pad oder Smartphone.

Man kann nur erahnen, was die Zukunft für Leiterplatten und die Technologie, die sie zum Leben erwecken, bereithält. Während die Rede von Smart Homes, fahrerlosen Fahrzeugen und künstlicher Intelligenz die Runde macht, werden Leiterplatten in verschiedenen Abmessungen wahrscheinlich Komponenten in den automatischen Knöpfen und Griffen in computergesteuerten Gebäuden und Autos sein. Ebenso könnten Leiterplatten schließlich unter den beweglichen Teilen erwarteter Technologien wie Militär- und Co-Working-Robotern eingesetzt werden.

Hochwertige Leiterplatten von Millennium Circuits Limited

Seit der Entwicklung der Elektronik und Computertechnologie enthalten Leiterplatten die inneren Schaltkreise, die es solchen Geräten ermöglichen, sich zu aktivieren und zu funktionieren. Ohne Leiterplatten hätte die Nachkriegstechnologie niemals auch nur annähernd an ihren heutigen Stand der Hightech-Kapazität und -Ausgereiftheit heranreichen können. Während sich das ultimative Potenzial von Computergeräten seinem Plateau nähert, erwartet die Öffentlichkeit eine Zukunft mit Lieferdrohnen, selbstfahrenden Autos, Roboterarbeit und intelligenten Geräten.

Um sich auf der nächsten Welle technischer Innovationen einen Namen zu machen, müssen Sie über PCBs verfügen, die für die Ausführung der betreffenden Funktionen ausgestattet sind. Wenden Sie sich an Millennium Circuits, um ein schnelles Angebot für Leiterplatten zu erhalten.