W dzisiejszych czasach powszechnie wiadomo, że płytki drukowane znajdują się w każdym produkcie elektrycznym, od dużego do małego (a nawet malutkiego), i łatwo jest zapomnieć, że kiedyś były one przełomową innowacją. Przed wynalezieniem płytek drukowanych każde urządzenie elektroniczne zawierało wiele przewodów, które nie tylko plątały się, zajmowały dużo miejsca, ale także dochodziło do zwarć, które wcale nie należały do rzadkości. Jeśli połączymy to z trendem, że urządzenia stają się coraz mniejsze i mniejsze, to nic dziwnego, że pojawiła się potrzeba lepszego rozwiązania.
PIERWSZE KROKI
Pierwsza koncepcja płytki drukowanej została wynaleziona na początku XX wieku przez niemieckiego wynalazcę Alberta Hansona, który zgłosił patent na płaski przewodnik do wielowarstwowej płytki izolacyjnej, ale świat technologii nie był gotowy na przyjęcie tego nowego komponentu elektrycznego. Krach giełdowy w 1929 r. i Wielki Kryzys spowodowały kolejne opóźnienie, w wyniku czego płytki PCB nie były produkowane i używane regularnie aż do 1943 r., kiedy to armia amerykańska wykorzystała je do produkcji bezpieczników zbliżeniowych podczas II wojny światowej. W tym samym czasie Paul Eisler, austriacki wynalazca mieszkający w Anglii, przeniósł pomysł płytki drukowanej na inny poziom - folia miedziana umieszczona na nieprzewodzącej szklanej podstawie, bardziej podobna do dzisiejszej płytki drukowanej.
ROZPOWSZECHNIAJ INFORMACJE O PCB
W 1948 roku, po zakończeniu wojny, użyteczny wynalazek został dopuszczony przez USA do użytku komercyjnego. Jednak dopiero w latach 50. armia amerykańska opracowała proces automatycznego montażu, który doprowadził do masowej produkcji i sprawił, że płytka PCB znalazła szersze zastosowanie wśród konsumentów elektroniki. Postęp dokonał się w samym środku zimnej wojny, gdy napięcie między rywalami - USA i Związkiem Radzieckim - rosło, ponieważ oba kraje starały się poprawić swoje możliwości komunikacyjne. Dekadę później Hazeltine Corporation zgłosiła patent na pierwszą technologię platerowanych otworów przelotowych, która umożliwiła umieszczanie elementów PCB bez połączeń krzyżowych w sposób znacznie bardziej niezawodny. W tym samym czasie technologia montażu powierzchniowego została opracowana przez IBM.
NARODZINY UKŁADU SCALONEGO
W latach 70. pojawił się kolejny bardzo ważny wynalazek - układ scalony (IC). Pierwszy mikroprocesor został tak naprawdę wynaleziony pod koniec lat 50-tych przez Jacka Kilby'ego, ale zajęło mu ponad dekadę podzielenie się nim z kolegami z Texas Instruments, co doprowadziło do powstania pierwszego układu scalonego. Po narodzinach układu scalonego w świecie produkcji elektroniki używanie płytki drukowanej stało się obowiązkowe.
AKTUALIZACJA PROJEKTU PCB
Aż do lat 80-tych XX wieku projekty PCB były nadal rysowane ręcznie, co oczywiście było mniej dynamiczne i pozwalało na zapisywanie i przenoszenie projektów jedynie za pomocą zdjęć. Potem pojawiły się komputery i oprogramowanie EDA (Electronic Design Automation), dzięki którym projekty PCB stały się dynamiczne i zostały zintegrowane z maszynami do ich produkcji. W tym samym czasie kompatybilne i lekkie gadżety, takie jak Walkman i telefony bezprzewodowe, podbijały tłumy, wykorzystując jako podstawę małe płytki PCB.
UTRZYMYWANIE LEKKOŚCI
W latach 90. urządzenia elektroniczne nadal się kurczyły, co sprawiło, że ręczna produkcja płytek drukowanych stała się prawie niemożliwa, a na produkowane maszynowo płytki PCB był jeszcze większy popyt. Narodził się również Internet, który rozpoczął rewolucję i sprawił, że komputer osobisty stał się niezbędnym elementem wyposażenia. Później pojawiły się telefony komórkowe, skok technologiczny, który nigdy by się nie wydarzył bez postępu w technologii i minimalizacji PCB.
Ponadto projektanci nie projektowali już PCB dla jednego celu i zastosowania, zaczęli pracować ze strategiami Design for Test (DFT), co oznacza, że zawsze muszą pamiętać o możliwości przyszłych poprawek i zmian oraz brać pod uwagę wszystkie przypadki brzegowe.
WIEK WIELOŚCI
W nowym tysiącleciu gra toczy się o hybrydy. Nie ma już potrzeby projektowania wielu różnych urządzeń do wykonywania tylko jednej rzeczy, dziś każde urządzenie elektroniczne może wykonywać wiele różnych czynności. Telefon nie służy już tylko do wykonywania połączeń, a telewizory stają się coraz bardziej inteligentne. W międzyczasie płytki PCB są dobrze zaprojektowane dla tej rewolucji technologicznej, więc dokąd ona zmierza?
WIĘC DOKĄD TO ZMIERZA?
Tylko przyszłość może powiedzieć, czy rosnące trendy, które obserwujemy obecnie w przemyśle PCB, staną się kolejną wielką rzeczą w przemyśle elektronicznym, czy też może zobaczymy, że przemysł pójdzie w innych kierunkach:
- Elastyczne PCB - Przemysł PCB jest szybko rozwijającą się gałęzią przemysłu, a najszybciej rozwijającym się działem przemysłu PCB w ostatnich latach są elastyczne PCB. Elektronika do noszenia, elastyczne wyświetlacze i zastosowania medyczne to tylko niektóre z branż powodujących rosnące zapotrzebowanie na elastyczne i sztywne PCB. W miarę jak możliwości technologiczne elastycznych (i rozciągliwych) płyt PCB stają się coraz bardziej zaawansowane, zwiększają się również możliwości projektowania produktów, a potencjał tego działu przemysłu PCB w nadchodzących latach zostanie dopiero wykorzystany.
- Płyty wysokiej mocy - Istnieje znaczący trend w kierunku płyt PCB o wyższej mocy (48 V i więcej), napędzany szczególnie przez szybko rozwijające się branże energii słonecznej i pojazdów elektrycznych (EV). Płyty o dużej mocy wymagają płyt PCB do montażu większych komponentów, takich jak zestawy baterii, przy jednoczesnej zdolności do skutecznego radzenia sobie z problemami związanymi z zakłóceniami.
- Technologia druku 3D - druk 3D stał się już rzeczywistością w wielu gałęziach przemysłu i działach badawczo-rozwojowych, jednak patrząc na drukowanie mieszanki materiałów przewodzących i nieprzewodzących, przy złożoności i kruchości nowoczesnych płyt, wciąż istnieją wielkie wyzwania dla tego przemysłu, zanim osiągnie on obecne możliwości konwencjonalnego przemysłu PCB. Kolejnym ogromnym wyzwaniem jest uczynienie druku 3D PCB opłacalnym, szczególnie w przypadku produkcji masowej.
