در این مقاله تاریخچه برد مدار چاپی و سیر تکاملی سفارش برد مدار چاپی بررسی می شود.
تاریخچه برد مدار چاپی
- تعریف برد مدار چاپی و تاریخچه آن
برد مدار چاپی چیست؟ اولین بار چه زمانی سفارش PCB و نیاز به استفاده از آن ایجاد شد؟
برد PCB در اوایل سال 1942 به وجود آمدند. امروزه سازندگان بردها ، مدار های پیشرفته ای را که مهندسان آن ها را کوچک سازی و مقاوم در برابر محیط های مورد نیاز کرده اند، تولید می کنند.
در این مقاله درباره تاریخچه و نحوه استفاده از برد در قرن های 20 و 21 توضیح داده خواهد شد.
- تعریف و تاریخچه برد مدار چاپی
برای تعریف برد مدار چاپی ما باید به تاریخچه آن توجه کنیم که سیر تکاملی آن را در اواخر قرن بیستم نشان می دهد. اولین اختراع برد PCB برای "چاپ سیم" در اوایل سال 1900 انجام شد. اما برد هایی که ما امروزه می شناسیم برای اولین بار بعد از جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1925، چارلز دوکاس از ایالات متحده یک روش جدید برای ساختن مدار الکتریکی به صورت مستقیم روی یک سطح عایق شده که چاپ آن از طریق یک قلع با جوهر الکتریکی انجام می شد معرفی کرد. برای همین سیم کشی چاپی یا مدار چاپی نامیده شد. یک دانشمند اتریشی، دکتر پل ایزلر، اولین برد مدار چاپی قابل استفاده را در سال 1943 ساخت. و آن به عنوان یک جایگزین برای سیم کشی رادیویی استفاده شد.
- PCB استفاده شده در دهه 1920
اولین برد مدار چاپی از موادی مانند Bakelite، Masonite، کارتن لایه ای و حتی تخته چوبی نازک ساخته شد و جای پدها در برد سوراخکاری شد و سپس سیم برنجی بر روی برد به صورت مسطح قرار گرفت. مونتاژ قطعات الکترونیک با قرار دادن پایه های آن ها در قسمت های مخصوص که سوراخکاری شده بود صورت می گرفت. این نوع از برد PCB در سالهای 1920 در رادیوهای تلویزیونی و گرامافون ها بسیار استفاده شده است.اما تمام بردهای تولید شده یک طرفه بودند یعنی مدار یک طرف بود و قطعات الکترونیکی در طرف دیگر برد قرار داشتند. مزایای استفاده از برد با سیم کشی و کابلهای بزرگ، باعث شد که محصولات جدید به بازار عرضه شوند. اما بزرگترین تأثیر در تکامل برد از طریق سازمان های دولتی برای سلاح های جدید و تجهیزات ارتباطی بود. در بعضی از محصولات الکترونیکی، استفاده از اجزای سیم پیچ به پایان رسید. قطعات در محل هایی روی برد که با استفاده از صفحات کوچک نیکل جوش داده شده بودند روی سرب قرار می گرفتند.
- تکامل فرآیند تولید برد مدار چاپی
در نهایت این فرایند با صفحات مسی که روی آن سوراخ شده بود گسترش پیدا کرد. این کار اجازه داد که مدارالکتریکی دو طرف برد با یکدیگر مرتبط شوند. مس به دلیل توانایی آن در انتقال الکتریکی، هزینه نسبتا کم و سهولت تولید جایگزین برنج شد. در سال 1956 اداره ثبت اختراعات ایالات متحده ثبت اختراع را برای "مونتاژ برد مدار چاپی" صادر کرد که توسط گروه کوچکی از دانشمندان ارایه و توسط ارتش ایالات متحده ارزیابی شده بود. (نحوه تولید مدار چاپی)حق ثبت اختراع برای این بود که آنها دو برد PCB یک طرفه را به یکدیگر متصل کردند. قطعات روی هر برد قرار گرفته و از طریق سوراخ ها با طرف دیگر برد در ارتباط بودند. تلاش هایی زیادی برای تولید اولین برد چند لایه صورت گرفت. از آن زمان تا الان، خیلی چیزها عوض شده است. ظهور فرآیند آبکاری این امکان را فراهم کرد تا بردهای سوراخ شده نخستین بردهای دو طرفه باشند که به آن ها برد دولایه گفته می شد. تکنولوژی Surface mount pad، که ما فکر می کنیم در دهه 1980 معرفی شده، در واقع بیست سال پیش در دهه 60 مورد بررسی قرار گرفته است. چاپ محافظ (solder masck) در اوایل سال 1950 روی بردها اعمال شدند تا به کاهش خوردگی های قطعات الکترونیک و جای آن ها کمک کنند. ترکیبات اپوکسی بر روی سطح برد مونتاژ شده مشابه آنچه در حال حاضر به عنوان پوشش نهایی (surface finish) شناخته می شوند انجام شد. روش های پوشش نهایی HASL در اواخر دهه 70 بکار گرفته شد. (درباره پوشش نهایی و انواع آن بیشتر بدانید.)
- چرا چاپ محافظ (solder masck) برای برد مدار چاپی سبز رنگ است؟
شاید برای شما هم سوال باشد که چرا در سفارش PCB یا همان سفارش برد مدار چاپی، چاپ محافظ یا سولدر سبز رنگ است؟ اولین بار ایالت متحده آمریکا برای آنکه چشم بتواند در ساعت های طولانی مونتاژ برد مدار چاپی به صورت دستی را دنبال کند از رنگ سبز استفاده کرد. قبل از آن از یک رزین پایه استفاده می کردند که یک زرد "قهوه ای" بود که مناسب به نظر نمیرسید. برای بهتر شدن، رنگ های دیگر با آن مخلوط شد. ابتدا رنگ قهوه ای عسلی ایجاد شد که ظاهرا خیلی مناسب نبود. آنها سعی کردند رنگدانه های قرمز را اضافه کنند و با استفاده از آبی، رنگ مناسب تری ایجاد کنند. اما هیچ یک از آنها رنگ های بسیار جذاب برای کار طولانی مدت نبودند.
از آنجاییکه مواد تشکیل دهنده بردها در آن زمان رنگ سبز داشتند، سعی کردند رنگ زرد و آبی بیشتری را اضافه کنند و به رنگ سبز قابل قبول برسند. این رنگ استاندارد هنوز هم در سفارش PCB و سفارش برد مدار چاپی امروزه استفاده می شود.
مطالب مرتبط :
منبع :
https://www.4pcb.com/pcb