Deska plošných spojů (PCB) je jádrem elektronických zařízení. Před vznikem desek plošných spojů (PCB) inženýři běžně používali k sestavování obvodů zapojení bod-bod. Tato metoda byla těžkopádná, neefektivní, extrémně nestabilní a obtížně se rozšiřovala. Vyráběná zařízení byla často velká a náchylná k poškození. Až s příchodem desek plošných spojů (PCB) se vše změnilo.
Vzhled desek plošných spojů zcela změnil tvář elektronického průmyslu. Během posledních několika desetiletí se desky plošných spojů vyvinuly z původních jednostranných desek plošných spojů ke složitějším formám, jako jsou vícevrstvé desky plošných spojů a flexibilní desky plošných spojů. Každá technologická modernizace přinesla nejen pokroky v designu a materiálech, ale také podpořila rychlý rozvoj odvětví, jako je komunikace, počítače, automobily a letecký průmysl.
Pochopení historie desek plošných spojů není jen nostalgickým ohlédnutím. Umožňuje nám jasněji vidět, jak se desky plošných spojů postupně staly základním kamenem moderních technologických inovací. Možná mnoho lidí neví, že každé elektronické zařízení, například mobilní telefon, má desku plošných spojů. Nejprve si ale pojďme vysvětlit, co deska plošných spojů je. (Na konci článku uvedeme odkaz na článek o základech desek plošných spojů a rádi se s ním kdykoli dále vzděláváme.)
Co je to PCB?
Deska plošných spojů (PCB) je plochá deska s plošnými spoji, která zajišťuje mechanickou oporu a elektrické spojení elektronických součástek pomocí tenkých měděných fólií. Desku plošných spojů můžeme považovat za „kostru“ a „nervovou síť“ elektronických zařízení. Na jedné straně podpírá čipy, rezistory, kondenzátory a další součástky a udržuje je ve správných pozicích; na druhé straně tyto součástky propojuje pomocí měděných fólií, aby zajistila plynulý přenos energie a signálů. Dá se říci, že bez desek plošných spojů nemohou elektronické součástky tvořit kompletní obvodový systém.
Pokud si definici desky plošných spojů vysvětlíme jednoduše, jedná se o zelenou (někdy modrou nebo černou) desku, kterou vidíme uvnitř počítačů, mobilních telefonů nebo televizorů. Na ní jsou upevněny různé součástky, jako jsou čipy, rezistory, kondenzátory a konektory. Tyto součástky mohou fungovat pouze tehdy, když jsou propojeny měděnými vodiči. Standardní elektronická deska plošných spojů se obvykle skládá ze substrátu, měděných vrstev, vrstev pájecí masky a vrstvy sítotisku... Tyto vrstvy jsou základními součástmi desky plošných spojů a jejich kombinace činí desku plošných spojů odolnou a spolehlivou.
Význam desek plošných spojů Historie
Historie vývoje desek plošných spojů (PCB) odhaluje, jak se elektronická technologie vyvinula od křehkých, ručně vyráběných prototypů zapojení až po spolehlivé, masově vyráběné systémy. V historii desek plošných spojů každý milník přímo vedl ke vzniku nových aplikací. Například raná vojenská rádiová zařízení, v 1950. letech XNUMX. století spotřební elektronika a rané počítače. Následně vznik vícevrstvých desek plošných spojů umožnil vznik výpočetních systémů s vysokou hustotou, zatímco moderní HDI a flexibilní desky plošných spojů podnítily vývoj chytrých telefonů, lékařských implantátů a letecké techniky.
Pochopení historie desek plošných spojů (PCB) je klíčové pro celý řetězec elektronického průmyslu. Pro výrobce pomáhá pochopení historie desek plošných spojů pochopit směr modernizace procesů a kontroly kvality. Pro pracovníky v oblasti nákupu a dodavatelského řetězce může seznámení se s historií vývoje desek plošných spojů pomoci vysvětlit obrovské rozdíly v ceně, dodacích lhůtách a spolehlivosti různých typů a procesů výroby desek plošných spojů. To může podpořit rozumnější rozhodnutí. Pro zákazníky pomáhá pochopení vývoje desek plošných spojů zvážit výkon, objem a náklady při návrhu a výběru produktů. Historie desek plošných spojů je důležitým referenčním bodem pro rozhodování v oboru, vzdělávací výzkum a produktové inovace. Nyní se pojďme dozvědět více o historii vývoje desek plošných spojů!
Historie a vývoj desek plošných spojů
Uplynulo více než století od doby, kdy se poprvé objevil prototyp desky plošných spojů.
Období od roku 1850 do roku 1900 bylo dobou, kdy se objevily první prototypy desek plošných spojů. Inženýři pájeli součástky jednu po druhé pomocí drátů a vytvářeli tak první elektronické desky. Tato metoda byla nejen objemná a náchylná k chybám, ale také obtížně udržovatelná a replikovatelná. V této fázi existovala naléhavá potřeba efektivnější a spolehlivější platformy pro obvody.
V letech 1900 až 1950 se postupně formoval koncept desek plošných spojů. První koncept desek plošných spojů byl navržen v roce 1903. V roce 1927 si Charles Ducas požádal o patent na plošné spoje, což byl důležitý milník v historii vývoje desek plošných spojů. Skutečný průlom nastal v roce 1936, kdy Paul Eisler vyrobil první funkční desku plošných spojů při navrhování rádia. To dalo světu první intuitivní pochopení toho, co deska plošných spojů je. V roce 1948 byla technologie desek plošných spojů zpřístupněna civilnímu sektoru. Během druhé světové války byla široce používána ve vojenských rádiích a radarových zařízeních. O mnoho let později byl Eisler oficiálně uznán za vynálezce desek plošných spojů. Během tohoto období se objevil základní prototyp desek plošných spojů: kombinace izolačního substrátu, vodivé měděné vrstvy a ochranného povlaku.
V letech 1950 až 2000, tedy v druhé polovině 20. století, vstoupily desky plošných spojů (PCB) do období rychlého rozvoje. V 1950. a 1960. letech 1970. století se začaly komercializovat jednostranné desky plošných spojů. Navíc zrod integrovaných obvodů (IO) umožnil miniaturizaci a masovou výrobu elektronických výrobků. Desky plošných spojů se začaly široce používat v televizorech, rádiích a raných počítačích. Od 1980. do 1990. let XNUMX. století se staly populární vícevrstvé desky plošných spojů a byla zavedena vrstva pájecí masky. Tato změna výrazně zvýšila spolehlivost desek plošných spojů. V XNUMX. letech XNUMX. století dosáhly elektronické desky nízkých nákladů a vysoké konzistence, což podpořilo popularitu osobních počítačů, mobilních telefonů a spotřební elektroniky.
Od roku 2000 do současnosti technologie HDI splňuje požadavky chytrých telefonů a nositelných zařízení na miniaturizaci a vysoký výkon. Flexibilní desky plošných spojů a kombinované desky z pevného a flexibilního materiálu umožnily složité trojrozměrné instalace a hrají významnou roli v lékařských implantátech, automobilové elektronice a leteckém průmyslu. Zároveň environmentální předpisy (jako je RoHS, bezolovnatý HASL) přiměly výrobce k zavádění ekologičtějších procesů.
Rychlý odkaz
|
Éra / Rok
|
Klíčový průlom
|
Aplikace / Poznámky
|
|
1903
|
Albert Hanson patentuje první „tištěné dráty“ na izolačním substrátu
|
Experimentální prototypy obvodů
|
|
1925-1927
|
Charles Ducas patentuje metody zapojení plošných spojů (předchůdce plošných spojů)
|
Rané koncepty plošných spojů
|
|
1936
|
Paul Eisler postavil první funkční desku plošných spojů při navrhování rádia ve Velké Británii
|
První funkční deska plošných spojů
|
|
1939–1945 (druhá světová válka)
|
Plošné vodiče používané ve vojenských rádiích a radarech, zlepšující spolehlivost a velikost
|
Vojenská komunikace, radar
|
|
1948
|
Technologie PCB uvolněna pro komerční civilní použití
|
Spotřební elektronika, komunikace
|
|
1950.–1960. léta XNUMX. století
|
Pokovené průchozí otvory (PTH) umožňují oboustranné a vícevrstvé desky plošných spojů; objevují se FR-4 a první pájecí masky
|
Rádia, televizory, rané počítače
|
|
1970.–1980. léta XNUMX. století
|
Objevuje se technologie povrchové montáže (SMT); rozšiřuje se využívání vícevrstvých materiálů; běžnou se stává fotosenzibilní pájecí maska
|
Průmyslové řízení, telekomunikace, osobní počítače
|
|
1990s
|
Vyspělost CAD/CAM nástrojů; pouzdra BGA a QFP; automatizované přetavování; brzké zavedení HDI v telekomunikacích
|
Počítače, domácí spotřebiče, přenosná elektronika
|
|
2000 – současnost
|
Masové přijetí HDI; flexibilní a tuhé-flexibilní přepěťové ochrany u chytrých telefonů/nositelných zařízení; RoHS (2006) podporuje bezolovnaté procesy
|
Chytré telefony, internet věcí, zdravotnické prostředky, letectví a kosmonautika
|
Každý pokrok v technologii desek plošných spojů s sebou nese nové konstrukční a výrobní metody. Každý typ hraje významnou roli v moderním elektronickém průmyslu.
Typy desek plošných spojů
Podle jejich struktury a požadavků na použití lze desky plošných spojů rozdělit do následujících kategorií:
Jednostranná deska plošných spojů: Jednostranná deska plošných spojů (PCB) je nejstarší komerčně dostupnou deskou plošných spojů. Má pouze jednu vrstvu měděné fólie a všechny součástky jsou instalovány na stejném povrchu. Přestože má jednoduché zapojení a omezenou funkčnost a složitost, dodnes se široce používá v levných elektronických výrobcích, hračkách a jednoduchých domácích spotřebičích.
Oboustranná deska plošných spojů: S rostoucí složitostí elektronických zařízení byly vyvinuty oboustranné desky plošných spojů. Tyto desky plošných spojů mají měděné vrstvy na obou stranách substrátu, což umožňuje umístění součástek na obě strany a propojení přes průchodky mezi horní a dolní vrstvou obvodů. Ve srovnání s jednostrannými deskami plošných spojů mohou nést více součástek a mít složitější obvody, což z nich činí důležitou volbu pro počítačové periferie, výkonové zesilovače a průmyslová řídicí zařízení.
Vícevrstvá deska plošných spojů: Vícevrstvé desky plošných spojů představují významný průlom v historii vývoje desek plošných spojů (PCB). Díky vrstvě více vrstev měděné fólie a izolačních vrstev v substrátu mohou vícevrstvé desky dosáhnout vysoké hustoty zapojení, což zajišťuje integritu signálu a elektromagnetickou kompatibilitu. Dnešní chytré telefony, notebooky a vysoce výkonné servery se téměř všechny spoléhají na vícevrstvé desky plošných spojů pro přenos složitých obvodů.
Flexibilní deska plošných spojů a pevná deska plošných spojů: S rozvojem nositelných zařízení, automobilové elektroniky a leteckého průmyslu se flexibilní desky plošných spojů (PCB) a tuhé a flexibilní desky plošných spojů (Rog-Flex) stávají stále populárnějšími. Tento typ desek plošných spojů demonstruje nové směry, kterými se desky plošných spojů ubíraly v 21. století.
Moderní možnosti desek plošných spojů a desek plošných spojů
Po století vývoje dnešní desky plošných spojů daleko překonaly prototyp, který tehdy vynalezl Paul Eisler. Z hlediska konstrukčních, výrobních a montážních možností mohou moderní desky plošných spojů demonstrovat vyspělost a efektivitu elektronického průmyslu. Elektronické desky plošných spojů se staly nepostradatelnou základní platformou pro různá zařízení.
|
Kategorie
|
Technika
|
Popis
|
|
Výrobní kapacity PCB
|
Vícevrstvé PCB
|
Může dosáhnout 4–32 vrstev nebo více; vrstvená konstrukce umožňuje vysokorychlostní přenos signálu a složité rozvržení obvodů.
|
|
HDI PCB
|
Využívá laserové mikroprochodky, slepé prochodky a zapuštěné prochodky pro výrazné zvýšení hustoty trasování; nezbytné pro chytré telefony a vysoce výkonná výpočetní zařízení.
|
|
Flexibilní a tuhé desky plošných spojů
|
Vyrobeno z polyimidu a dalších flexibilních materiálů; lze ohýbat a skládat; široce používáno v nositelné elektronice, automobilové elektronice a lékařských implantátech.
|
|
Speciální materiály a povrchové úpravy
|
Již se neomezuje pouze na FR-4; zahrnuje také PTFE, vysokofrekvenční materiály Rogers a kovové substráty (např. hliník). Povrchové úpravy jako ENIG, ENEPIG, OSP a bezolovnatý HASL zajišťují pájitelnost a dlouhodobou spolehlivost.
|
|
PCBA Možnosti
|
SMT
|
Vysokorychlostní stroje typu pick-and-place instalují desítky tisíc součástek v krátkém čase; podporují ultramalá pouzdra, jako je 01005.
|
|
Čt
|
Vhodné pro součástky vyžadující vysokou mechanickou pevnost, jako jsou konektory, induktory a vysoce výkonná zařízení.
|
|
Automatická kontrola
|
Zahrnuje SPI (inspekci pájecí pasty), AOI (automatizovanou optickou inspekci), rentgenovou kontrolu a funkční testování, aby se zajistilo, že každá elektronická deska splňuje konstrukční požadavky.
|
|
|
Plná automatizace procesů
|
Od osazování, pájení až po testování a balení využívají moderní továrny systémy MES a inteligentní výrobu k dosažení efektivní a sledovatelné výroby.
|
Ve srovnání s ranou historií desek plošných spojů dnešní výrobní kapacity nejen zvýšily spolehlivost a výkon desek plošných spojů, ale také poskytly platformu pro budoucí inovace. Desky plošných spojů a desky plošných spojů jsou pilíři elektronického průmyslu a hlavní hnací silou neustálého rozvoje umělé inteligence, internetu věcí a udržitelných technologií.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Od raných objemných bodových kabelů až po současné pokročilé HDI a flexibilní desky plošných spojů je vývoj desek plošných spojů také historií pokroku elektronického průmyslu. Moderní desky plošných spojů a desky plošných spojů (PCBA) nejen zajišťují vysokou spolehlivost a výkon zařízení, ale také neustále pohánějí inovace v oblastech, jako je umělá inteligence, internet věcí a letectví a kosmonautika.
Přečtěte si více:
PCB
Výrobce DPS
Proces PCB
PCBA
Výrobce desek plošných spojů
O PCBasicu
Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.
