تاریخچه برد مدار چاپی (pcb)

0
15
pcb
pcb

بازگشت به گذشته، تاریخچه pcb از گذشته تا زمان حال. همانند بسیاری از اختراعات بزرگ در تاریخ، مدارات چاپی که امروزه ما میشناسیم،بر اساس پیشرفت هایی در طول تاریخ ساخته شده اند. ما میتوانیم در گوشه کوچکی از جهان تاریخچه pcb ها را که بیش‌از ۱۳۰ سال است پیدا کنیم، زمانیکه ماشین بزرگ صنعتی جهان تازه شروع به حرکت کرد. فقط توجه‌داشته‌باشید که آنچه گفته میشود کاملا یک بحث تاریخی نیست، بلکه لحظه های زیادی است که pcb را به آنچه که امروزه میبینیم تبدیل‌کرده‌است.

چرا PCBها

با گذشت زمان، PCB به‌عنوان یک ابزار یا یک بستر برای بهینه‌سازی تولیدات الکترونیک تکامل یافت. آنچه که قدیم با دست به‌راحتی مونتاژ میشد، خیلی زود جای خود را به قطعات میکروسکوپی داد که برای مونتاژ باید از ماشین‌هایی با دقت‌بالا استفاده میشد.به‌عنوان‌مثال به دو برد که در تصاویر زیر نشان‌داده شده‌است توجه‌کنید. یکی‌از آنها یک برد قدیمی ماشین حساب است که در سالهای ۱۹۶۰ ساخته‌شده‌است و دیگری یک مادربرد با تراکم بالاست که امروزه شما آن‌را در کامپیوترهای شخصی خود مشاهده میکنید.

 

در ماشین‌حساب بالا شاید سی عدد یا مقداری بیشتر ترانزیستور موجود باشد، اما فقط در چیپ پردازنده روی مادر برد، میلیون‌ها یا میلیادرها ترانزیستور موجود است. یک نکته قابل‌توجه، سرعت پیشرفت چشمگیر فناوری‌ها و طراحی‌های PCB هاست. شما هر انچه را که در برد ماشین‌حساب قدیمی عکس اول میبینید امروزه میتواند در یک چیپ قرار بگیرد که این میتواند باعث تمرکز برروی چند روند قابل‌توجه در تولید PCBها شود:

  • ما عملکردهای بیشتر و پیچیده‌تری را در دیوایس‌های پیشرفته‌ای مانند مدارات مجتمع و میکروپراسسورها بسته‌بندی و جاسازی میکنیم.
  • ما درحال کوچکسازی اجزای غیرفعال مانند مقاومت،خازن و… به یک سطح میکروسکوپی هستیم.
  • همه اینها منجر به افزایش تراکم قطعات و پیچیدگی در بردهای ما میشود.

همه این پیشرفت‌ها در درجه اول با افزایش سرعت و عملکرد محصولات ما هدایت میشوند. امروزه همه انتظار دارند که دستگاه‌ها فورا نسبت به درخواستشان پاسخ بدهند، حتی یک تاخیر چند ثانیه‌ای برایشان آزاردهنده است. مثلا به بازیهای ویدیویی دهه هشتاد میلادی فکر کنید، احتمالا بعضی‌ها Pacman را بازی کرده‌باشید و آنرا با بازی‌های امروزی که چقدر به واقعیت نزدیک هستند را مقایسه‌کنید. در عکس سوم یک نمونه از این بازی ویدیویی واقعی نشان‌داده‌شده‌است.

برد مدار چاپی PCB
برد مدار چاپی PCB

 

کاملا مشخص‌است که تکامل PCB به‌عنوان یکی‌از عوامل این پیشرفت‌ها به چه میزان در پاسخ دستگاه‌ها به انتظارات ما تاثیرگذار بوده‌است.همه محصولاتی سریعتر، ارزانتر و قدرتمندتری را میخواهند و تنها راه برآوردن این نیازها، کوچکترشدن محصولات و بهینه‌سازی مراحل تولید محصولات است. اما واقعا این همه شوق برای الکترونیک و به طبع آن PCB ها از چه زمانی شروع شد؟ پاسخ در اواخر عصر طلایی است.

عصر طلایی(1900-1879)

ما از جنگ داخلی آمریکا در دهه ۶۰ خارج‌شدیم، و اکنون تولید در ایالات متحده رونق‌گرفته‌است.در این دوره میتوانست هر کاری را انجام داد از تولید غذا و پوشاک و مبلمان گرفته تا مسیرهای ریلی. درحالیکه صنعت حمل‌ونقل داشت با شکست مواجه میشد، مهندسین به این دستاورد رسیدند که چگونه میتوانند کسی را به‌جای چندماه در عرض چندروز از ساحل شرقی ایالات متحده به ساحل غربی ببرند.

برد مدار چاپی PCB
برد مدار چاپی PCB

 

در این مدت برق نیز به داخل خانه ها آورده شد،ابتدا در شهرها شروع‌شد و سپس به حومه شهرها و مناطق روستایی آورده‌شد. اکنون برق جایگزین زغال‌سنگ، چوب و نفت‌(البته کامل جایگزین نفت نشده) بود. به زندگی در زمستان‌های مرده نیویورک فکر کنید، برای پختن یک وعده غذایی در خانه خود مجبور به استفاده‌از زغال کثیف یا هیزم‌های موجود در انبار بودید ولی برق همه اینها را تغییر داد. نکته جالب این بود که کمپانی Standard Oil که انحصار بازار نفت را داشت، نفت گازوئیل را تامین نمیکرد و بازار آنها نفتی بود که برای پخت‌و‌پز و روشنایی و امثالهم کاربرد داشت. با وارد‌شدن الکتریسیته این کمپانی هم باید هدفی جدید برای نفت پیدا میکرد که با معرفی اتومبیل این هدف پیدا شد.

برد مدار چاپی PCB
سهام کمپانی Standard Oil در ماه مه ۱۸۷۸

 

در طول دوران طلایی ما شاهد اکتشافات بزرگی در زمینه الکترومغناطیس بودیم. شاهد اختراع موتور بودیم که قادر بود انرژی الکتریکی را به مکانیکی تبدیل کند. همچنین ژنراتورهایی که قادر بودند انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل‌کنند. همچنین در این دوره شاهد مخترعین نابغه‌ای بودیم که هنوز هم در دنیای الکترونیک ما تاثیر دارند از جمله:

  • نیکلا تسلا: اختراع موتور در سال ۱۸۸۸ و نیروی برق متناوب در سال ۱۸۹۵
  • توماس ادیسون: اختراع لامپ در سال 1879 ، فیلم ها در ۱۸۸۹ و چندین نوآوری دیگر
  • الکساندر گراهام بل: اختراع تلفن در سال ۱۸۷۶
  • جورج استامنز کوداک: اختراع اولین دوربین مصرفی در سال ۱۸۸۴
  • هرمن هالریت: اختراع ماشین حسابداری در سال ۱۸۹۰ و تاسیس IBM یکی‌از بزرگترین بحث‌ها در این دوره نوآوری، بحث بین AC و DC بود. اختراع AC تسلا به‌عنوان یک روش ایده‌آل برای انتقال برق در مسافت‌های طولانی به پیروزی رسید.

با این حال آنچه جالب است این است که امروزه هم ما با تبدیل AC-DC همچنان سروکار داریم.

 

برد مدار چاپی PCB
ممکن است که AC در این جنگ پیروز شده‌باشد اما DC هنوز هم بر الکترونیک چیره است.

 

به وسایل الکترونیکی که به دیوار منزلتان وصل‌است نگاه‌کنید، شما همچنان باید AC را به DC تبدیل‌کنید. یا برعکس اگر به زیرساخت‌های موردنیاز پنل های خورشیدی توجه‌کنید، آنها برق DC را تولید میکنند که مجبور هستیم آنرا به برق AC تبدیل‌کنیم و بازهم دوباره این برق متناوب تولید شده را باید برای مصرف لوازم دیگر به برق مستقیم تبدیل‌کنیم. تقریبا میتوان گفت که جنگ بین AC و DC پایان ندارد، و باید تعادل بین این دو ایده برقرار شود.

برد مدار چاپی PCB
برد مدار چاپی PCB

 

فقط توجه‌داشته‌باشید که ایده‌های اولیه برای PCB در دوران عصر طلایی ابداع‌نشده‌است.با این وجود، بدون توان ساخت در این زمان و گسترش نفوذ الکتریسیته، PCB هرگز این چیزی که امروزه میبینیم نخواهد بود.

عصر پیشرو(۱۹۲۰-۱۸۹۰)

دوره پیشرو در زمان اصلاحات اجتماعی، با قوانینی مانند قانون ضدانحصاری شرمن که انحصار Standard Oil را تجزیه میکرد، مشخص‌شد و همچنین این مصادف است با زمان اختراع اولین PCB. در سال ۱۹۰۳ آلبرت هانسون مخترع آلمانی یک وسیله که به عنوان یک فویل رسانای مسطح و صاف روی یک تخته عایق با چند لایه تعریف شده بود را اختراع‌نمود. آشنا به‌نظر میرسد؟

برد مدار چاپی PCB
نقاشی اختراع آلبرت هانسون که اولین حق ثبت اختراع اولین PCB را دارد.

 

همچنین هانسون مفهوم استفاده‌از through-hole را در اختراع خود شرح‌داده‌است. او نشان‌داد که برای ایجاد یک اتصال الکتریکی، میتوان از ایجاد یک سوراخ درمیان دو لایه که دارای سیم‌های عمودی است، ارتباط را برقرار کرد. در این مدت فشار عمده‌ای از طرف ادیسون و سایر لیدرهای تجاری، برای ورود وسایل‌برقی به داخل خانه‌ها وارد میشد و یکی‌از مشکلهای این اصرار، عدم استانداردسازی وسایل و تجهیزات و زیرساختها بود. به‌عنوان مثال فرض‌کنید که در زمان این اختراعات هستید و در نیویورک یا نیوجرسی سکونت دارید و درحال استفاده‌از اختراعات برقی ادیسون برای روشنایی، گرم‌کردن یا پخت‌و‌پز هستید، حال قصد دارید به یک شهر دیگر مهاجرت‌کنید. میدانید چه اتفاقی میافتد؟ این وسایل دیگر قابل‌استفاده نبودند زیرا هر شهر سوکتهای مخصوص به خود را برای وسایل برقی داشت. و این مشکلات با این واقعیت داشت بدتر میشد که ادیسون نمیخواست فقط لامپ را به مردم بفروشد، بلکه میخواست یک سرویس به آنها بفروشد. شما میتوانید خدمات الکتریکی خود را که توسط ادیسون ایجاد شده است را با پرداخت هزینه ماهانه دریافت‌کنید. سپس لامپها، لوازم و مابقی را خریداری میکنید. البته که هیچ‌یک از این خدمات قابل‌رقابت توسط دیگر روشها نبود.

برد مدار چاپی PCB
با تشکر از هاروی هابل اکنون یک خروجی دیواری استاندارد برای لوازممان داریم.

 

به‌عنوان یک نکته مهم باید گفت که این عصر پیشرو جنگ جهانی اول را مشخص‌نمود. و این درگیری صرفا بر وسایل مکانیکی و جنگ سنگر متمرکز نبود.البته باید گفت که در این دوره زمانی PCB و حتی لوازم الکترونیکی اساسی هنوز برای برنامه‌های نظامی مورداستفاده قرار نگرفته بودند. هرچند که به زودی این کار انجام‌گرفت.

دهه ۱۹۲۰

دهه ۱۹۲۰ که در امریکا که تحولات عظیم اجتماعی فرهنگی و اقتصادی انجام‌گرفت.ربا نزدیک‌شدن جنگ جهانی اول اکنون ما در سال‌های پرهیاهوی ۱۲۰ هستیم و شاهد یک رونق بزرگ اقتصادی در ایالات‌متحده هستیم. این اولین‌بار در تاریخ بود که بیشتر مردم در شهرها زندگی میکردند تا مزارع و روستاها. همچنین شاهد معرفی انواع فروشگاه‌های زنجیره‌ای و برندها در سراسر ایالات متحده هستیم. شما شاید یک یا چند فروشگاه خانوادگی در دو شهر مختلف داشته‌باشید، اما اکنون ما برندهایی داریم که به بازارهای ملی میروند. بزرگترین اختراع در این دوره اتومبیل توسط هنری فورد و زیرساخت‌های موردنیاز آن بود. این وضعیت شبیه به دهه ۱۹۹۰ است، جایی که مجبور شدیم با ساخت سوئیچ‌ها، روترها و کابل‌های فیبرنوری یک زیرساخت اصلی برای اداره‌کردن اینترنت و عصر اطلاعات ایجاد کنیم. اتومبیل هم با این موضوع فرقی نداشت.

اولین اتومبیل چهار چرخ-هنری فورد
اولین اتومبیل چهار چرخ-هنری فورد

 

شاهد جاده‌هایی بودیم که یک زمان گلی بود ولی آسفالت شدند. مردم برای تامین نیروی وسیله نقلیه خود احتیاج به گازوئیل داشتند، بنابراین پمپ‌ها مخصوص بنزین و گازوئیل به‌وجود آمد. همچنین تعمیرگاه‌ها، لوازم‌جانبی و… هم پا به عرصه گذاشتند. با اختراع اتومبیل یک روش جدید زندگی به‌وجود آمد که تا به امروز تقریبا پایدار بوده. در همین زمان بود که شاهد معرفی وسایل مدرنی مانند ماشین لباسشویی،جاروبرقی و یخچال فریزر بودیم و این اولین‌باری بود که مردم توانستند کالاهای قابل‌خراب‌شدن را در فروشگاه‌ها بخرند و آنها را برای مدت‌طولانی بدون‌خراب‌شدن نگه‌داری کنند و به همان طراوت و تازگی بماند. اما با این همه بحث و یادآوری تاریخی، پس PCBهای موردنظر ما کجا هستند؟ در این بازه زمانی ما هنوز شاهد استفاده PCBها در هیچکدام از لوازم گفته‌شده یا اتومبیل‌ها نیستیم. با این‌حال،در سال ۱۹۲۵ چارلز دوکاس ثبت اختراعی را ارائه‌کرد که در آن روند اضافه‌کردن جوهرهای رسانا به مواد عایق را شرح میداد که این بعدها باعث تولد بردهایی به نام بردهای سیمکشی چاپی یا PWB شد. این ثبت اختراع اولین کاربرد واقعی بود که به PCB شباهت داشت اما فقط به‌عنوان یک کویل گرمایش مسطح مورد‌استفاده قرار‌گرفت. ما فعلا به هیچ اتصال الکتریکی واقعی بین برد و اجزا آن نرسیده ایم اما درحال نزدیک‌شدن به آن هستیم.

تکامل PCB
تکامل PCB، استفاده‌از اختراع چارلز دوکاس به‌عنوان کویل گرمایشی.

 

دهه ۱۹۳۰ افسردگی شدید

در سال ۱۹۲۹ بورس سقوط کرد و همه اختراعات بزرگ و نوآوری ها رو به سقوط رفتند. در اینجا یک دوره بیکاری را شاهد هستیم که ۲۵۰۰۰ بانک در این کشور ناکام مانده‌اند و دیگر مشکلاتی که در این جهان موج میزد. این زمان یک بدبختی برای کل بشریت بود که راه ظهور هیتلر، موسولینی، استالین و درگیری‌های جهانی آینده ما را هموار کرد. شاید تاکنون شاهد ساکت‌بودن PCB بوده‌باشیم، اما همه‌چیز درحال‌تغییر است.

PCB
پریشانی همه را تحت‌تاثیر قرار داده از کارگران ساده تا بانک‌ها.

 

جنگ جهانی دوم(۱۹۴۵-۱۹۳۹)

جنگ جهانی دوم درحال‌انجام است و ایالات متحده پس‌از بمباران پرل هابر در سال ۱۹۴۲ وارد فروپاشی میشود. نکته جالب درمورد پرل هاربر این است که عدم موفقیت در ارتباطات منجر به حمله شد. ایالات متحده شواهد و مدارک خوبی از یک بحران قریب‌الوقوع داشت، اما همه روش‌های برقراری ارتباط با پایگاه نظامی آنها در هونولولو ناموفق بود، که باعث غافلگیرشدن این جزیره شد.

PCB
از دست رفتن یک کشتی جنگی در حمله پرل هاربر.

 

بعد‌از این شکست، وزارت دفاع آمریکا متوجه‌شد که آنها به یک روش ارتباطی مطمئن‌تر نیاز دارند. که این الکترونیک را به‌عنوان یک وسیله اصلی ارتباطی جهت جایگزینی کد مورس، در ارتباطات پیشگام نمود. همچنین در طول جنگ جهانی دوم شاهد اولین استفاده‌از PCB بودیم و در وسیله‌ای استفاده‌شد که امروزه آن‌را فیوز مجاورتی میشناسیم. این وسیله برای پوسته‌های توپخانه‌ای با سرعت‌بالا مورد‌استفاده قرار میگرفت، که باید یک آتش دقیق در مسافت‌های گسترده در آسمان یا زمین ایجاد میکرد. فیوز مجاورتی در ابتدا توسط انگلیسی‌ها برای مبارزه با فشار ارتش هیتلر ساخته‌شد. و بعدا با آمریکایی ها به اشتراک گذاشته‌شد که طراحی و ساخت آنرا بهتر کردند.

فیوز مجاورتی
یکی‌از اولین کاربردهای PCB این فیوز مجاورتی بود.

 

در این مدت ما پل آیزلر، اتریشی ساکن انگستان را داشتیم که اختراع فویل مسی روی یک پایه غیررسانا شیشه‌ای را ارائه‌کرد. آشناست؟ این همان مفهومی است که ما هنوز از آن برای ساخت PCB با لایه عایق و مس در قسمت بالا و پایین استفاده میکنیم. آیزلر با PCB خود در سال ۱۹۴۳ یک رادیو ساخت که یک قدم روبه جلو بود و زمینه را برای برنامه‌های نظامی بعدی فراهم میکرد.

رادیویی که توسط پل آیزلر با اولین مدار چاپی PCB ساخته‌شده‌است.
رادیویی که توسط پل آیزلر با اولین مدار چاپی PCB ساخته‌شده‌است.

 

دهه ۱۹۴۰ نسل بومرز

با نزدیک‌شدن به پایان جنگ، سربازها کم‌کم به خانه بازگشتند و شروع‌به تشکیل خانواده کردند که باعث به‌دنیا‌آمدن بچه‌های زیادی شد. این دوره پس‌از جنگ است که ما شاهد پیشرفت چشمگیری در وسایل موجود مانند جاروبرقی، ماشین لباسشویی، تلویزیون و رادیو هستیم. اکنون که رکود بزرگ روبه تمام‌شدن است، بسیاری‌از مصرف‌کنندگان میتوانند برای خانه‌های خود این وسایل را تهیه‌کنند. اما آنچه هنوز شاهد آن نیستیم PCB در سطح مصرف‌کننده است. پس کار پل آیزلر کجاست؟ به این تلویزیون قدیمی در عکس‌زیر نگاه‌کنید، همه مؤلفه‌ها میبینید اما پایه و اساس PCB را نمیبینید.

تلویزیون قدیمی موتورولا
یک تلویزیون قدیمی از موتورولا که در سال ۱۹۴۸ بدون PCB ساخته‌شده‌است.

 

با وجود کمبود یا نبود PCB، ما شاهد ورود ترانزیستور در سال ۱۹۴۷ به آزمایشگاه بل بودیم. بعداز گذشت ۶سال یعنی در سال ۱۹۵۳ سرانجام این وسیله در محصولات مورداستفاده قرارگرفت، اما سوالی که پیش میاد این است که چرا اینقدر طول کشید؟ در ان روزها اطلاعات ازطریق نشریات، کنفرانس‌ها و غیره پخش میشد. تا قبل‌از عصر ارتباطات انتشار اطلاعات بسیار زمان‌بر بود.

ترانزیستور
اولین ترانزیستور که در آزمایشگاه بل متولد شد.

 

دوران جنگ سرد(۱۹۹۱-۱۹۴۷)

عصر جنگ‌سرد فرا رسید که نشانگر دوره قابل‌توجهی از تنش‌ها بین ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی است. این دو غول تقریبا به جنگ با همدیگر میروند و جهان را در معرض نابودی هسته‌ای بر سر اختلافات بین سرمایه‌داری و کمونیسم به حالت تعلیق درمی‌آورند. برای جلو‌افتادن در این مسابقه تسلیحاتی، هر دو‌طرف به تقویت توانایی‌های ارتباطی خود جهت سردرآوردن از کارهای دشمنشان، پرداختند و اینجا زمان و مکانی است که ما شاهد استفاده‌از پتانسیل‌های PCB هستیم. در سال ۱۹۵۶ ارتش ایالات متحده اختراع خود را تحت “فرایند مونتاژ مدارات الکتریکی” منتشر کرد. حالا تولیدکنندگان روشی را برای نگه‌داشتن و مونتاژ قطعات الکترونیک و همچنین برقراری ارتباط بین این قطعات توسط مس، داشتند. با شروع PCB در عرصه تولیدات، یک مسابقه جدید فضایی راه افتاد. و روسیه در این مدت دستاوردهای شگفت‌انگیزی داشت، از جمله:

  • راه‌اندازی اولین ماهواره به نام Sputnik در سال ۱۹۵۷
  • پرتاب اولین فضاپیما به نام لونا۲ به ماه در سال ۱۹۵۹

فرستادن نخستین فضانورد به‌نام یوری گاگارین Yuri Gagarin در سال ۱۹۶۷ البته این فضانورد به اطراف کره‌زمین فرستاده‌شد.

ماهواره Sputnik
اولین ماهواره به‌نام Sputnik که در سال ۱۹۵۷ توسط روسیه راه‌اندازی شد.

 

امریکا کجا بود طی این مدت؟ این باعث عقب افتادنش میشود و چند‌سال طول میکشد تا همان فناوری را توسعه دهد. در پاسخ به این شکاف، بودجه فضایی ایالات‌متحده در سال ۱۹۶۰ پنج‌برابر شد. در زیر یک قسمت از سخنرانی کندی رئیس جمهور ایالات متحده در سال ۱۹۶۲ را داریم: “ما تصمیم میگیریم به ماه برویم! ما تصمیم میگیریم در این دهه به ماه برویم و کارهای دیگر را انجام‌دهیم، نه به این دلیل که آسان هستند،بلکه به‌دلیل سخت‌بودن آنهاست زیرا این هدف برای سازماندهی و سنجش هرچه بیشتر انرژیها و مهارتهای ما خواهد بود، زیرا این چالش همان چالشی است که ما مایل به پذیرش آن هستیم، تمایلی به تعویق‌انداختن نداریم و قصد داریم برنده شویم.” همه اینها به یک نقطه عطف در تاریخ منتهی میشود. در تاریخ ۲۰ ژوئیه سال ۱۹۶۹، ایالات‌متحده اولین مرد را بر‌روی ماه فرود می آورد.

برد مدار چاپی PCB
برد مدار چاپی PCB

 

برگردیم به بحث PCB، در سال 1963 شرکت هازلین Hazeltyne حق ثبت اختراع را برای اولین‌بار از‌طریق فناوری through-hole به ثبت رساند. این امر به شما امکان میدهد تا بدون‌نگرانی درمورد اتصالات متقاطع، قطعات در نزدیک هم روی PCB قرار بگیرند. همچنین شاهد معرفی تکنولوژی نصب سطحی SMT توسط IBM هستیم. این قطعات کاملا بسته‌بندی‌شده، اولین کاربرد عملی خود را در موشک‌های Saturn rocket boosters نشان‌دادند.

اولین اختراع فناوری through-hole در سال ۱۹۶۷
اولین اختراع فناوری through-hole در سال ۱۹۶۷

 

ظهور ریزپردازنده‌ها (۱۹۷۰)

دهه۷۰ اولین ریزپردازنده را به شکل یک مدارمجتمع برای ما به ارمغان آورد. ابتدا در سال ۱۹۵۸ توسط جک کیلبی در تگزاس اینسرومنت ساخته شد. کیلبی در تگزاس اینسرومنت TI تازه‌کار بود، بنابراین ایده‌های ابتکاری وی برای IC‌ها تا حدودی برای خودش نگه‌داشته‌شد. با این‌حال، هنگامی‌که مهندسین ارشد TI برای یک کنفرانس یک هفته‌ای به بیرون اعزام شدند، کیلبی آنجا ماند تا ایده‌های خود را اجرایی کند. و او در این مدت شروع به توسعه اولین ای‌سی در آزمایشگاه TI کرد و زمانی‌که مهندسین بازگشتند، برایشان جالب بود.

جک کیلبی و اولین مدارمجتمعش
جک کیلبی و اولین مدارمجتمعش

 

در دهه ۱۹۷۰ برای اولین‌بار از IC‌ها در ساخت محصولات‌الکترونیکی استفاده‌شد. حال در این زمان اگر برای اتصالات مدارتان از PCB استفاده نمیکردید، دچار دردسر بزرگی میشدید.

ظهور عصر دیجیتال(۱۹۸۰)

عصر دیجیتال با معرفی دستگاههای شخصی مانند دیسک‌های جمع‌و‌جور، VHS، دوربین، کنسولهای بازی و غیره باعث تغییراتی در رسانه شد.

تحقق رویای یک کودک با کنسول بازیهای ویدئویی Atari در سال ۱۹۸۰
تحقق رویای یک کودک با کنسول بازیهای ویدئویی Atari در سال ۱۹۸۰

 

ذکر این نکته حائز اهمیت است که در ابتدا این PCB ها توسط دست و بااستفاده‌از یک صفحه روشن و یک استینسیل رسم میشد که بعدا کامپیوترها و ابزارهای کامپیوتری پا به عرصه گذاشتند. ما شاهد نرم‌افزارهایی مانند Protel و Eagle و … بودیم که نحوه طراحی و تولیدات وسایل الکترونیک را کاملا تغییر داد. حال به‌جای عکس PCBها، ما میتوانیم آنها را به‌عنوان فایلهای متنی Gerber که مختصات آنها را میتوان در ماشین‌آلات برای تولید یک PCB وارد کرد و یا طرح خود را ذخیره‌کنیم.

برد مدار چاپی PCB
برد مدار چاپی PCB

 

عصر اینترنت (۱۹۹۰)

در دهه۹۰ با معرفی BGAها، استفاده‌از سیلیکون تشدید شد. اکنون میتوانیم گیت‌های بیشتری را در یک تراشه جا دهیم و همچنین میتوانیم حافظه‌ها و SoC ها را با‌هم در یک چیپ ببینیم. که این یک دوره فشرده‌سازی و کوچک‌سازی در الکترونیک میباشد. ما هیچ ویژگی جدیدی به PCB اضافه نمیکنیم، اما کل روند طراحی تغییر و تکامل پیدا میکند، و مدارات فشرده‌تر میشوند. حال طراحان مجبورند که استراتژی‌های DFT که مخفف Design for Test است را در طرح‌بندی خود پیاده‌سازی کنند. غیرفعال‌کردن یک جز و افزودن یک سیم کار آسانی نیست. مهندسان مجبورند طرح‌های خود را از منظر کارهای آینده طراحی کنند. باید در ذهن داشته‌باشند که آیا تمام این قطعات به‌گونه‌ای قرارگرفته‌اند که به‌راحتی حذف شوند؟ این خود یک نگرانی است. همچنین این زمانی است که قطعات با بسته‌بندی کوچکتری مانند 0402، لحیم‌کاری بردها را تقریبا غیرممکن کرده‌اند. تقریبا طراح‌ها فقط با نرم‌افزار EDA خود درگیر هستند و سازنده‌ها هم درگیر تولید و مونتاژ.

عصر اینترنت
عصر اینترنت

 

عصر هیبرید (۲۰۰۰ به بالا)

در گذشته ما برای نیازهای مختلف دستگاه‌های مختلفی داشتیم. مثلا اگه به یک ماشین‌حساب نیاز داشتیم، یک ماشین حساب میخریدیم. بازی ویدئویی میخواستیم، یک کنسول میخریدیم. اکنون شما میتوانید یک تلفن‌همراه هوشمند بخرید که کاربردهای فراوانی را در قالب یک وسیله ارائه میدهد. اگر به کارهایی که این تلفن‌های هوشمند انجام میدهند توجه‌کنید، نسبت به کارهای گذشته بسیار حیرت‌آور است. به‌عنوان‌مثال میتوان کارهای زیر را با تلفن هوشمند انجام داد:

عصر هیبرید
عصر هیبرید

 

حال که دستگاه‌های مختلف روز‌به‌روز پیچیده‌تر میشوند، چه آینده‌ای در انتظار است؟ همانطورکه دیدیم PCBها به‌وجود آمدند، و تقریبا برای همه‌چیز فرآیندها و روش‌های مختلفی داریم. و دستگاهها و کاربردهای پرسرعت به یک هنجار تبدیل شده‌اند. همچنین فقط حدود ۲۵درصد از طراحان PCB زیر ۴۵سال سن دارند و ۷۵درصد بقیه هم درحال بازنشست‌شدن هستند. به‌نظر‌میرسد که این صنعت در دوره بحرانی قرار دارد. آیا آینده طراحی PCB میتواند در رباتیک باشد؟ ممکن‌است در پوشیدنی‌هایی با مدارات انعطاف‌پذیر باشد؟ یا شاید شاهد این باشیم که پروتون‌ها جایگزین الکترون‌ها به وسیله فوتونیک میشوند. حتی ممکن‌است در آینده فیزیک این PCB ها که الان میبینیم تغییر کند. میتوان به‌جای استفاده‌از یک محیط فیزیکی برای اتصال بین اجزاء از امواج استفاده‌کنیم. که باعث میشود قطعات بدون وابسته‌بودن به مس سیگنال‌های خود را بین خودشان ردوبدل کنند. آینده چه خواهد شد؟ هیچکس نمیداند که در آینده چه اتفاقاتی قرار است بیافتد شاید در آینده اصلا الکترونیک و PCB در کار نباشد و جای خود را به تکنولوژی‌های جدید بدهند. نزدیک به ۱۳۰سال از شروع این فعالیت‌ها میگذرد. از آن زمان جهان با معرفی‌های عمده‌ای مانند خودرو، وسایل برقی، رایانه‌ها، تلفن‌های هوشمند و بسیاری‌از موارد دیگر، برای همیشه تغییر کرده‌است. اکنون ما الکترونیک را داریم که میتواند نیازهای روزمره ما را تامین‌کند. پدران ما طراحی‌های PCB را یافتند و امروزه نیز بر‌عهده ماست که چگونه با طراحی و تعامل فناوری، انقلاب‌کنیم.

 

 

منبع: سیسوگ

برای این مقاله نظر بگذارید:

لطفا دیدگاه خود را بنویسید
لطفا نام خود را وارد کنید