A nyomtatott áramköri lapok illusztrált története

Az első nyomtatott áramköri lapot (PCB) az 1930-as években fejlesztette ki Paul Eisler, aki mérnöki tanulmányokat folytatott, majd magazinszerkesztő volt, mielőtt a villamosmérnöki pályára lépett volna. Eislernek az az ötlete támadt, hogy a papírra nyomtatást nem csak újságok esetében lehetne használni. Az ötletet egy apró, egyszobás lakásban fejlesztette ki a londoni Hampsteadben.

Moe Abramson

A nyomtatott áramköri lapok történetét számos technológiai fejlesztés befolyásolta. Az első nyomtatott áramköri lapok közül néhányat Moe Abramson, egy számítógépes mérnök készített, aki segített az automatikus összeszerelési folyamat kifejlesztésében. Abramson fejlesztette ki a rézfóliás összekapcsolási mintákat és a merülőforrasztási technikákat is. Az ő eljárását később továbbfejlesztették, és az ő munkája vezetett a nyomtatott áramköri lapok gyártásának szabványos folyamatához.

A nyomtatott áramköri lap olyan áramkör, amely mechanikusan hordozza és elektromosan összeköti az elektronikus alkatrészeket. Általában két vagy több réteg rézlemezből készül. Gyártási eljárása nagyobb alkatrészsűrűséget tesz lehetővé. Az elektromos csatlakozásokhoz galvanizált átmenő lyukakkal is rendelkezik. A fejlettebb NYÁK-ok beágyazott elektronikus alkatrészeket is tartalmaznak.

Stanislaus F. Danko

A nyomtatott áramköri lapok története a 20. század közepére nyúlik vissza. Ezt megelőzően az elektronikus alkatrészek vezetékes vezetékkel rendelkeztek, és közvetlenül a nyomtatott áramköri lap nyomvonalára forrasztották őket. Az első automatikus összeszerelési eljárást Moe Abramson és Stanislaus F. Danko fejlesztette ki, akik az amerikai híradósok voltak. Ezt az eljárást szabadalmaztatták, és azóta ez lett a nyomtatott áramköri lapok gyártásának szabványos módszere.

A nyomtatott áramköri lapok az elektronikus eszközök fontos részét képezik. A 19. század közepén történt szerény kezdeteikből mára mindennapossá váltak. Fejlődésüket a növekvő fogyasztói igények vezérelték. A mai fogyasztók azonnali választ várnak el elektronikus eszközeiktől. 1925-ben Charles Ducas kifejlesztette a "nyomtatott huzal" nevű eljárást, hogy csökkentse a vezetékezés bonyolultságát. Dr. Paul Eisler 1943-ban Ausztriában megépítette az első működőképes nyomtatott áramkört.

Harry W. Rubinstein

A nyomtatott áramköri lapok történetét nagyban alakította egy Harry W. Rubinstein nevű férfi, aki 1927-től 1946-ig a Globe-Union Centralab részlegének kutatója és vezetője volt. Rubinstein a Centralabnál számos újításért volt felelős, többek között továbbfejlesztett görkorcsolyákért, gyújtógyertyákért és akkumulátorokért. Leghíresebb találmánya azonban a nyomtatott elektronikus áramkör volt.

A nyomtatott áramköri lapok története az 1900-as évek elején kezdődött, amikor az elektronikus alkatrészeket még a NYÁK-ra forrasztották. A nyomtatott áramköri lapon lyukak voltak a vezetékeknek, a vezetékeket pedig ezeken a lyukakon keresztül illesztették be, majd a lapon lévő réz nyomvonalakhoz forrasztották. Moe Abramson és Stanislaus F. Danko azonban 1949-ben kifejlesztett egy olyan technikát, amelynek lényege, hogy az alkatrészek vezetékeit rézfóliás összekötő mintába helyezték, majd beforrasztották őket. Ezt az eljárást később az Egyesült Államok hadseregének jelzőcsapatai is átvették, és végül a nyomtatott áramköri lapok gyártásának szabványos módjává vált.

Felületi szerelési technológia (SMT) alkatrészek

Az SMT egy olyan technológia, amely lehetővé teszi, hogy az elektronikus alkatrészek közvetlenül a nyomtatott áramköri lap (PCB) felületére kerüljenek. Ez hatékonyabb gyártást és kompaktabb kialakítást tesz lehetővé. Emellett csökkenti a fúrt lyukak számát, ami alacsonyabb gyártási költséget eredményezhet. Az SMT-alkatrészek robusztusabbak is, és nagyobb rezgés- és ütésállóságot képesek elviselni.

A felületszerelési technológia fő előnye az átmenő furatú alkatrészekkel szemben, hogy nagymértékben automatizálható, és csökkenti a hegesztési folyamat során fellépő hibák számát. Ezenkívül az SMT-alkatrészek csomagolása sokkal olcsóbb, mint THT-alkatrészeiké, ami azt jelenti, hogy az eladási ár alacsonyabb. Ez hatalmas előny azoknak az ügyfeleknek, akik nagy mennyiségben keresnek nyomtatott áramköri lapokat.

Többrétegű réz

A többrétegű rézből készült nyomtatott áramköri lapok többrétegű rézfóliából és szigetelőanyagból készülnek. A rézrétegek jelenthetnek egy összefüggő rézterületet, vagy különálló nyomvonalakat. A vezető rézrétegek átjárókkal kapcsolódnak egymáshoz, amelyek olyan vékony csatornák, amelyek áramot képesek vezetni. Ezeket a vezető rétegeket gyakran használják az EMI csökkentésére és egyértelmű áramvisszavezető útvonal biztosítására. Az alábbiakban felsorolunk néhány előnyt a réz nyomtatott áramköri lapokon való használatából.

A többrétegű nyomtatott áramköri lapok drágábbak, mint az egyrétegűek. A gyártásuk is bonyolultabb, és bonyolultabb gyártási folyamatot igényel. A magas költségek ellenére népszerűek a professzionális elektronikai berendezésekben.

Elektromágneses kompatibilitás

Az elektromágneses összeférhetőség (EMC) a terméktervezés fontos szempontja. Az EMC-szabványok a termékek biztonságos működésének előfeltételei. A nyomtatott áramköri lap kialakításának elektromágnesesen kompatibilisnek kell lennie az alkatrészekkel és a környezettel. A nyomtatott áramköri lapok általában nem felelnek meg az EMC-szabványoknak elsőre. Ezért a tervezési folyamatnak már a kezdetektől fogva az EMC-szabványoknak való megfelelésre kell összpontosítania.

Az elektromágneses kompatibilitás elérésére többféle általános technika létezik. Az egyik módszer egy földelt réteg elhelyezése a NYÁK-on. Egy másik módszer az alacsony impedanciát biztosító földelőrácsok használatát foglalja magában. A rácsok közötti távolság nagysága fontos az áramköri lap földelési induktivitásának meghatározásában. A Faraday-ketrecek az EMI csökkentésének egy másik módja. Ez az eljárás földet dob a NYÁK köré, ami megakadályozza, hogy a jelek a földhatáron túlra jussanak. Ez segít csökkenteni a nyomtatott áramkörök által keltett kibocsátásokat és interferenciát.