An Illustrated History Of Printed Circuit Boards

The first printed circuit board (PCB) was developed in the 1930s by Paul Eisler, who studied engineering and was a magazine editor before taking up the field of electrical engineering. Eisler had the idea that printing on paper could be used for more than just newspapers. He developed the idea in a tiny one-room flat in Hampstead, London.

Moe Abramson

The history of printed circuit boards has been influenced by many technological developments. Some of the first PCBs were created by Moe Abramson, a computer engineer who helped develop the auto-assembly process. Abramson also developed copper foil interconnection patterns and dip soldering techniques. His process was later improved upon, and his work led to the standard process of manufacturing printed circuit boards.

The printed circuit board is a circuit that mechanically supports and electrically connects electronic components. It is typically made from two or more layers of copper sheets. Its manufacturing process allows for higher component density. It also has plated-through holes for electrical connections. More advanced PCBs also incorporate embedded electronic components.

Stanislaus F. Danko

The history of printed circuit boards dates back to the mid-20th century. Before that, electronic components had wire leads and were soldered directly to the PCB’s trace. The first auto-assembly process was developed by Moe Abramson and Stanislaus F. Danko, who were members of the U.S. Signal Corps. They patented this process, and it has since become the standard method of printed circuit board fabrication.

Printed circuit boards are an important part of electronic devices. From their humble beginnings in the mid-19th century, they have become commonplace. Their evolution has been driven by rising consumer demands. Today’s consumers expect instant response from their electronic devices. In 1925, Charles Ducas developed a process called “printed wire” to reduce the complexity of wiring. Dr. Paul Eisler built the first operational PCB in Austria in 1943.

Harry W. Rubinstein

The history of printed circuit boards has been largely shaped by a man named Harry W. Rubinstein, who served as a research scientist and executive with Globe-Union’s Centralab division from 1927 until 1946. Rubinstein was responsible for several innovations while at Centralab, including improved roller skates, spark plugs, and storage batteries. However, his most famous invention was the printed electronic circuit.

The history of printed circuit boards starts in the early 1900s, when electronic components used to be soldered onto a PCB. The PCB had holes for wire leads, and the leads were inserted through those holes and then soldered to the copper traces on the board. However, in 1949, Moe Abramson and Stanislaus F. Danko developed a technique that involved inserting component leads into a copper foil interconnection pattern and dip soldering them. This process was later adopted by the U.S. Army Signal Corps, and eventually became a standard way to fabricate printed circuit boards.

Surface mount technology (SMT) components

SMT is a technology that allows electronic components to be applied directly to the surface of a printed circuit board (PCB). This allows for more efficient production and a more compact design. It also reduces the number of drilled holes, which can result in a lower production cost. SMT components are also more robust and can withstand higher levels of vibration and impact.

The major advantage of surface-mount technology over through-hole components is that it is highly automated and reduces the number of failures during the welding process. In addition, SMT components are much cheaper to package than their THT counterparts, which means the selling price is lower. This is a huge advantage for those clients who are looking for large-volume printed circuit boards.

Multiple layers of copper

PCBs with multiple layers of copper are constructed from multiple layers of copper foil and insulating material. The copper layers may represent a continuous copper area, or they may represent separate traces. The conductive copper layers are connected to each other using vias, which are thin channels that can carry current. These conductive layers are often used to reduce EMI and provide a clear current return path. Listed below are some benefits of using copper on printed circuit boards.

Multilayer PCBs are more costly than single-layer boards. They are also more complex to manufacture and require a more complicated manufacturing process. Despite the high cost, they are popular in professional electronic equipment.

Compatibilidade electromagnética

Electromagnetic compatibility (EMC) is an important aspect of a product’s design. EMC standards are a prerequisite for ensuring safe operation of products. The design of a PCB must be electromagnetically compatible with its components and environment. Typically, printed circuit boards do not meet EMC standards on the first pass. Therefore, the design process should be centered on meeting EMC standards from the beginning.

There are several common techniques to achieve electromagnetic compatibility. One method involves putting a ground layer on a PCB. Another method involves using ground grids to provide low impedance. The amount of space between the grids is important in determining the ground inductance of the circuit board. Faraday cages are another way to reduce EMI. This process involves throwing ground around the PCB, which prevents signals from traveling beyond the ground limit. This helps reduce the emissions and interference produced by PCBs.

Problemas com esferas de solda de componentes BGA e suas soluções

Os problemas com as esferas de solda dos componentes BGA são problemas comuns que podem levar à deterioração dos componentes. Estes problemas são causados pela delaminação ou oxidação da esfera de solda. Felizmente, as soluções são simples e não requerem qualquer conhecimento técnico complexo. Estas soluções ajudá-lo-ão a evitar mais danos nos seus componentes.

Delaminação da esfera de solda

Os componentes BGA são propensos a problemas relacionados com as esferas de solda, normalmente designados por "defeitos de cabeça em almofada". O problema ocorre quando duas superfícies metálicas são ligadas mecanicamente, frequentemente por uma esfera de solda. A quantidade de contacto entre a esfera e a solda varia consoante o processo de soldadura e o calor e a pressão aplicados às peças. Foram efectuados vários estudos para compreender a causa deste defeito e as soluções para o evitar.

Um BGA defeituoso pode ter efeitos graves na funcionalidade do produto. Uma solução típica é substituir o componente afetado por um novo. No entanto, esta solução pode ser problemática e dispendiosa. A melhor alternativa é substituir o componente BGA. Para isso, é necessário que um técnico remova os componentes afectados e instale nova solda nas áreas descobertas.

Para evitar problemas de bolas de solda, é importante utilizar a tomada de teste correcta. Existem dois tipos de soquetes de teste: soquetes em forma de garra e soquetes com ponta de agulha. O primeiro faz com que a esfera de solda se expanda e se deforme, enquanto o segundo provoca choques e abrasão na esfera de solda.

Oxidação da esfera de solda

Os problemas de oxidação das esferas de solda dos componentes BGA são um problema crescente no fabrico de produtos electrónicos. Estes defeitos são causados pela fusão incompleta das esferas de solda dos componentes BGA/CSP com a pasta de solda fundida durante o processo de refluxo da solda. Estes defeitos afectam tanto as montagens soldadas sem chumbo como as soldadas com chumbo-estanho. No entanto, existem formas de mitigar estes problemas.

Uma forma de evitar este problema é utilizar pasta de solda que seja semi-líquida. Isto assegurará que a esfera não entra em curto-circuito quando aquecida. Para garantir uma junta de solda sólida, a liga de solda utilizada é cuidadosamente escolhida. Esta liga é também semi-líquida, permitindo que as esferas individuais permaneçam separadas das suas esferas vizinhas.

Outra forma de evitar a oxidação da esfera de solda é proteger os seus componentes BGA durante o manuseamento. Ao transportar ou expedir, certifique-se de que os seus componentes BGA são colocados numa palete de espuma não estática. Isto atrasará o processo de oxidação das esferas de solda e dos casquilhos.

Remoção de esferas de solda

A remoção da esfera de solda para componentes BGA é um processo crítico. Se a esfera de solda não for removida corretamente, o componente BGA pode ficar danificado e resultar num produto sujo. Felizmente, existem várias maneiras de remover a esfera dos componentes BGA. A primeira maneira é usar um vácuo para remover qualquer resíduo de solda. Uma segunda maneira é usar um fluxo de pasta solúvel em água.

Em muitos casos, o método mais económico é a substituição das esferas de solda. Este processo substitui as esferas de solda sem chumbo por outras com chumbo. Este método assegura que o componente BGA mantém a sua funcionalidade. O processo é muito mais eficiente do que a substituição de toda a placa, especialmente se o componente for utilizado regularmente.

Antes de iniciar o processo, o técnico deve pesquisar os componentes BGA. Antes de tocar no dispositivo, é necessário avaliar o tamanho e a forma das esferas de solda. Além disso, tem de determinar o tipo de pasta de solda e de estêncil a utilizar. Outros factores a considerar são o tipo de solda e a química dos componentes.

Re-esferas de solda

O reenvio de bolas de solda de componentes BGA é um processo que envolve o retrabalho de conjuntos electrónicos. Este processo requer a soldadura por refluxo e um stencil. O estêncil tem orifícios para as esferas de solda se encaixarem. Para obter os melhores resultados, o stencil é feito de aço de alta qualidade. O stencil pode ser aquecido com uma pistola de ar quente ou com uma máquina BGA. O stencil é necessário para o processo de reballing BGA e ajuda a garantir que as esferas de solda se encaixam nos seus locais correctos.

Antes de voltar a colocar um componente BGA, é importante preparar a placa de circuito impresso para o processo. Isto evitará danos nos componentes. Em primeiro lugar, a placa de circuito impresso é pré-aquecida. Isto permitirá que as bolas de solda se fundam. De seguida, o sistema robótico de remoção de esferas recolhe uma fila de componentes de um tabuleiro de matriz. Aplica fluxo nas esferas de solda. Depois, passa por uma fase de pré-aquecimento programada. Depois disso, uma onda de solda dinâmica remove as esferas indesejadas da placa.

Em muitos casos, a substituição de um componente BGA é mais económica do que a substituição de toda a placa. A substituição de uma placa inteira pode ser dispendiosa, especialmente se for utilizada em máquinas de funcionamento regular. Nesses casos, o reballing é a melhor opção. Ao substituir as esferas de solda por novas, a placa pode suportar temperaturas mais elevadas, o que melhora a sua longevidade.