Changer de langue
Introduction
Les composants électroniques modernes sont tous alimentés par des circuits imprimés. Une technologie incroyablement utile qui a changé à jamais la manière dont les composants électroniques sont assemblés. À mesure que les circuits imprimés se développent, de nombreux innovateurs et étapes clés se développent également. PCBTok vous enseignera l'histoire des PCB, comment ils ont été inventés et comment la technologie a évolué pour nous donner ce que nous avons ici aujourd'hui.
Que sont les circuits imprimés (PCB) ?
Un circuit imprimé est un circuit non conducteur, c'est-à-dire une carte mince. Il comporte des lignes conductrices, généralement imprimées ou gravées en cuivre. Sur la carte, vous montez des composants électroniques. Les composants sont reliés entre eux par des pistes de cuivre. Ces pièces sont des fils sur un PCB pour se connecter (ou former un circuit complet). Les connexions électriques fluides et la communication entre les composants grâce à cette structure facilitent le fonctionnement de l'appareil.
À quoi servent les PCB ?
Presque tous les appareils électroniques sont équipés de circuits imprimés ! La fonction de base d'un circuit imprimé est de permettre une action simple dans un appareil électrique. Sa construction permet de tracer des voies par lesquelles l'électricité et les signaux peuvent être conduits. Tous les appareils, y compris les smartphones, ordinateurs et les systèmes de divertissement utilisent des PCB. Les PCB sont essentiels pour une radios, télévision et console de jeux vidéo à utiliser. Sans eux, l'électronique moderne n'existerait pas.
Les personnes ayant eu un impact direct sur l'histoire des PCB
Plusieurs esprits brillants, dont le travail a eu un impact direct sur l'histoire des PCB, ont marqué l'histoire des PCB. Et ce sont ces personnes qui ont contribué à créer certaines des technologies PCB les plus importantes. Chacun d'entre eux a joué son rôle dans l'évolution de l'électronique telle que nous la connaissons aujourd'hui, des premiers concepts aux avancées majeures.
Albert Hanson
En 1903, l'inventeur allemand Albert Hanson a fait une grande découverte. Sur des panneaux isolants, il a utilisé des conducteurs plats en feuille pour développer un circuit imprimé simple. Il s'agissait d'une tentative de simplifier les connexions de fils dans l'électronique. Ce format primitif de connexion constitue une étape vers les PCB modernes. Hanson a rendu l'électronique plus facile et plus fiable. Le plus important a été son travail qui a introduit des fonctionnalités importantes comme l'utilisation de à travers des trous pour la construction et les conducteurs des deux côtés, ce qui aura désormais des répercussions sur la manière dont les PCB sont conçus aujourd'hui.
Thomas Edison
En 1904, il a amélioré les premières idées de circuits imprimés. Pour les rendre plus durables et moins flexibles, il a plaqué les conducteurs sur du papier de lin. Cette dernière étape était essentielle pour l'avenir potentiel du PCB multicoucheLes conducteurs et les isolants qu'Edison leur a consacrés ont contribué à façonner les conceptions modernes de circuits imprimés. Il a développé des matériaux pour se protéger contre les courts-circuits dans les appareils électroniques, qui sont plus sûrs et plus fiables. Bien que les circuits imprimés aient été développés plus tard, des analogies avec ce qui a provoqué l'apparition des circuits imprimés en premier lieu apparaissent avec l'innovation d'Edison dans le domaine de l'ingénierie électrique, qui pose aujourd'hui les bases des avancées actuelles en matière de circuits imprimés.
Arthur Berry
En 1913, Arthur Berry a franchi une étape importante dans la conception des circuits. Parmi ses brevets figurait une méthode de gravure du métal pour dessiner des circuits. Berry utilisait une résine pour empêcher la découpe du métal, puis éliminait les parties indésirables. Cela réduisait le nombre de fractures et améliorait la précision. La technique de Berry, clé de la fabrication moderne des circuits imprimés, était la méthode d'impression et de gravure.
Max Schoop
Cet inventeur brillant a apporté une contribution essentielle à la technologie des circuits imprimés en 1916. Il a obtenu un brevet pour la projection de métal à la flamme sur une carte à travers un masque à motifs.
Charles Ducas
Il a apporté une contribution importante à la technologie des PCB en 1925. Plus tard, il a breveté une méthode pour galvanoplastie Les circuits imprimés sont des circuits imprimés. Le revêtement électrique est obtenu par ce procédé. En 1927, Ducas franchit une nouvelle étape. Il imprime directement sur les circuits imprimés des fils à l'aide d'un pochoir et d'une encre conductrice. Sur une surface isolée, cette méthode produit un chemin électronique clair. En posant les bases des circuits imprimés modernes, il a pu réaliser tout cela. Ducas a également conçu des conceptions multicouches qui consisteraient à connecter des circuits imprimés en série.
Paul Eisler
Il est l'inventeur du circuit imprimé moderne. Avant la Seconde Guerre mondiale, il quitte l'Autriche pour s'installer en Angleterre. Grâce à ses compétences en imprimeur, Eisler imprime des circuits sur des cartes. Cette procédure remplace la méthode lente de soudure manuelle des fils. Ses circuits imprimés sont utilisés pour la première fois dans les postes de radio pendant la guerre. Les Britanniques et les Américains doivent beaucoup à l'invention d'Eisler. L'électronique que nous utilisons aujourd'hui est le fruit de son travail.
John Sargrove
C'était un ingénieur britannique qui a travaillé sur les circuits imprimés. Né en 1906, John Adolphe Szabadi était son nom d'origine. En 1938, il a changé de nom. La pulvérisation de métal sur de la bakélite était quelque chose qu'il expérimentait alors qu'il était au British Tungsram. Les intestins excisés ont été équipés d'une architecture pour former résistances, condensateurs, et des connexions électriques sur une surface pendant que ce processus se déroulait. Son travail a été pionnier pour le PCB universel. Les travaux de Paul Eisler en 1943 ont initialisé les techniques de Sargrove, et elles ont été utilisées pour faire progresser la conception des circuits, avant que le coût et la facilité de production ne rendent plus faisable la production d'électronique complexe.
Les premiers PCB
Auparavant, ce circuit était câblé sur un châssis métallique avec des isolants. Il s'agissait de circuits très volumineux, lourds et fragiles. Leur fabrication était également coûteuse et longue. En 1943, Paul Eisler avait inventé le premier circuit simple PCB rigide. Sa conception a éliminé les connexions par fil, ce qui a rendu l'électronique plus efficace et plus compacte. Cette méthode a été rapidement adoptée par les ingénieurs qui ont contribué à développer les PCB modernes que nous utilisons aujourd'hui, plus légers et beaucoup plus stables.
L'histoire des PCB
Les PCB sont une chose fascinante à apprendre sur leur histoire et sur la façon dont ils ont évolué depuis leurs débuts jusqu'à devenir aujourd'hui l'épine dorsale de l'électronique moderne. Vous trouverez ci-dessous les étapes clés qui ont contribué à définir la technologie des PCB de décennie en décennie. Vous découvrirez comment les PCB ont révolutionné les circuits électroniques depuis les premières expériences jusqu'aux conceptions multicouches d'aujourd'hui.
1879 à 1900 – L’âge d’or
C'est à cette époque que les gens ont connu une croissance rapide en termes de développement industriel et technologique. Dans les villes et les zones rurales connectées à un réseau électrique, l'électricité a remplacé le pétrole et le charbon dès son arrivée. Le téléphone, les ampoules électriques et les appareils photo ont été développés. Les PCB n'étaient pas encore vraiment développés, mais les progrès de l'énergie électrique à cette époque ont été bénéfiques pour l'avènement des PCB. Ces développements cruciaux de la fin du XIXe siècle ont été à l'origine de nombreuses technologies actuelles.
1925 – La première conception de circuit imprimé
L'inventeur américain Charles Ducas a breveté la conception du premier circuit imprimé à cette époque. Il a créé un chemin électrique en appliquant de l'encre conductrice sur une surface. Celle-ci a été recouverte d'un isolant et d'un pochoir. C'est ainsi que l'idée des « circuits imprimés » a vu le jour. Les travaux de Ducas ont servi de base aux circuits imprimés modernes. Par exemple, ils incluent les premières suggestions de circuits multicouches. La première étape de son invention a consisté à remplacer le câblage traditionnel par des circuits imprimés. Aujourd'hui, il s'agit d'une technologie de base de l'électronique moderne.
1936 – Le premier circuit imprimé dans une radio
C'est à ce moment-là que le premier PCB est conçu et assemblé. Ce PCB est utilisé pour équiper une radio pour les communications de guerre. Il était un ingénieur autrichien travaillant au Royaume-Uni. Il a inventé quelque chose qui a changé l'électronique en la rendant plus petite et plus efficace. Il a été utilisé dans les mines navales allemandes en 1941. Les premières utilisations ont montré à quel point la technologie était utile aux deux militaire et les choses du quotidien.
1943 – Eisler dépose un brevet pour une conception avancée de circuits imprimés
Après avoir développé le premier PCB pour une radio, il a travaillé avec Henderson et Spalding. Il a réussi à faire investir les investisseurs dans son idée par le biais d'une nouvelle société appelée Technograph. Malheureusement, Eisler a perdu ses droits sur son invention en raison d'une erreur contractuelle. Cependant, il a réussi à obtenir trois brevets importants pour un certain nombre d'applications différentes. L'un de ces brevets est gravure des circuits sur une feuille de cuivre sur un substrat non conducteur renforcé de verre. Ses circuits imprimés ont été largement utilisés dans l'électronique aéronautique après la Seconde Guerre mondiale. Malheureusement, peu d'entreprises ont publié leurs brevets Technograph, d'où les difficultés financières. Eisler a démissionné en 1957.
1944 – Collaboration militaire sur la technologie PCB
Les fusées de proximité sont développées à des fins militaires, grâce au soutien des États-Unis et de la Grande-Bretagne. Au cours de la Seconde Guerre mondiale, ces fusées fusibles Les circuits électroniques étaient indispensables aux mines, aux bombes et aux obus d'artillerie. Ils ont commencé à être largement utilisés vers 1943. Mais il fallait un circuit électronique capable de supporter une force importante. La division Centralab de Globe Union a proposé une solution. Ils ont utilisé une plaque en céramique sur laquelle était imprimée une peinture métallique pour les circuits. Cela a fonctionné et a conduit à un brevet classifié attribué à Globe Union.
1948 – La technologie PCB est rendue publique
La technologie PCB a été rendue publique par l'armée américaine. Cette découverte a contribué au développement rapide de l'électronique. Ces progrès ont été en partie menés par Harry W. Rubinstein. En 1984, il a reçu le prix Cledo Brunetti pour ses premiers travaux. De plus, Rubinstein a été récompensé par l'Université du Wisconsin-Madison pour ses innovations. Son travail consistait à imprimer des composants sur un substrat commun. Le développement de circuits intégrés l'exigeait.
Années 1950 – Introduction des transistors
Le marché de l'électronique a changé avec la transistorsIls ont également rendu les appareils plus petits et plus fiables. Ce développement a facilité l'intégration de circuits imprimés (PCB). La technologie PCB a été commercialisée pour la première fois aux États-Unis en 1948. Les PCB sont devenus d'usage courant dans l'électronique grand public dans les années 1950. Cela s'est produit grâce au procédé d'auto-assemblage. Dans les radios domestiques, Motorola Hallicrafters a ouvert la voie avec les circuits imprimés. Pour cela, ils ont investi 1 million de dollars sur six ans. En novembre 1952, Hallicrafters a également lancé un produit à circuit imprimé : un radio-réveil.
Années 1950 à 1960 – Panneaux double face et résistance à la corrosion
Pendant ce temps, les progrès de l'impression des circuits imprimés ont été assez significatifs à cette époque. Au lieu de cela, ils sont devenus double face avec les composants souhaités d'un côté et l'impression de l'autre. De nouveaux modèles ont été placés avec des plaques de zinc. Cela leur donne plus de résistance à la corrosion. Cela a permis d'éviter les dommages au fil du temps. Bien que ces progrès aient été réalisés, de nombreuses industries ont continué à utiliser des méthodes de châssis point à point. Utilisé dans les téléviseurs et la chaîne hi-fi Les PCB ont été utilisés jusqu'à la fin des années 1960. Les PCB ont cherché à réduire la taille, le poids et les coûts de la conception. Les choses étaient un peu différentes en 1960. À cette époque, vous pouvez voir une radio utilisant 1 PCB. Un téléviseur peut avoir plus de PCB pour fonctionner. Les fils des composants étaient insérés dans des trous percés à travers le trou construction et assemblage assemblage.
Années 1960 – L’ère des circuits intégrés et des PCB multicouches
Dans les temps anciens, CI Les puces électroniques ont changé la conception électronique à jamais. Ces puces en silicium contiennent des milliers de composants sur une seule puce. En conséquence, les appareils sont devenus plus rapides et plus fiables. Les cartes de circuits imprimés ont dû s'adapter pour que ces circuits intégrés puissent s'adapter. Il y avait désormais beaucoup plus de conducteurs et de couches. Les PCB sont devenus plus petits à mesure que les puces de circuits intégrés devenaient plus petites. Les connexions de soudure sont devenues plus difficiles. À mesure que l'électronique progressait, le besoin de plus grande précision s'est accru.
Années 1970 – Confusion entre PCB et biphényles polychlorés
Pendant ce temps, biphényles polychlorés sont confondus avec les circuits imprimés. Cela a suscité des inquiétudes quant à leur santé et à l'environnement. Cartes de circuits imprimés ou PWB On a utilisé d'autres substances à la place des PCB pour éviter ce problème. Cela a changé la donne et les malentendus se sont raréfiés. Les polychlorobiphényles ont été progressivement éliminés au cours des années 1990, et le changement de nom est resté en vigueur jusque-là. La confiance du public reposait sur une terminologie claire.
Années 1970 à 1980 – Développement du vernis épargne
Il est devenu important pour les circuits imprimés (PCB). Cela a permis de réduire les traces de remorque et la corrosion des composants. Les revêtements conformes modernes sont similaires aux composés époxy utilisés au début. Plus tard, les polymères minces masques de soudure Les masques ont été développés. La soudure est devenue plus facile et les ponts entre les circuits ont été supprimés grâce à ces masques. L'innovation a permis de développer des conceptions de circuits plus denses. Finalement, des revêtements polymères photo-imaginables ont été réalisés. Ils pouvaient être gravés sur les circuits et être ensuite modifiables par exposition à la lumière.
Années 1980 – La technologie de montage en surface (CMS) révolutionne l'assemblage de circuits imprimés
Une nouvelle technologie d’assemblage est apparue : SMT, ou technologie de montage en surface. Avant cela, tous les composants PCB étaient dotés de fils conducteurs pour assurer l'interface avec l'extérieur. Ces fils étaient donc soudés dans des trous du PCB. Ces trous remplissaient l'espace utilisé pour le routage des circuits. Avec la technologie SMT, où les composants peuvent être soudés directement, cela a changé. Cela signifie qu'aucun trou n'était nécessaire. La terminologie d'origine de la technologie SMT était « montage planaire », comme l'a démontré IBM en 1960. Plus tard, la NASA a adapté cette conception dans son ordinateur numérique de véhicule de lancement. La technologie SMT a contribué à améliorer la norme industrielle. Elle a augmenté les performances et les coûts de fabrication ont été réduits.
Années 1990 – Le rôle des logiciels de CAO/FAO dans la miniaturisation des circuits imprimés
Les PCB ont commencé à rétrécir en taille. La raison en est la popularisation des logiciels de CAO/FAO. Il s'agit d'un logiciel qui permet de concevoir des PCB facilement et rapidement. De nombreuses étapes de conception sont automatisées. Il permet de réaliser des conceptions avec des composants plus petits et plus courts. Entre-temps, les fournisseurs mettent à niveau leurs appareils. Ils se concentrent sur l'efficacité et la faible consommation d'énergie. Ils recherchent également une plus grande fiabilité et des coûts plus bas. Les PCB deviennent encore plus petits grâce à des connexions plus petites. Cette tendance à la miniaturisation continue d'affecter l'industrie telle que nous la connaissons aujourd'hui.
Années 2000 – Circuits imprimés multicouches et flexibles
Les PCB ont beaucoup changé. Ils sont devenus plus petits et plus légers. Une plus grande complexité résulte de l'augmentation considérable du nombre de couches. Au cours de cette période, les circuits imprimés multicouches et PCB flexibles Ces conceptions offrent davantage de fonctionnalités à de nombreux appareils électroniques. Elles permettent d'augmenter la taille, mais autant que possible. De plus, elles réduisent les coûts. Les circuits imprimés peuvent s'intégrer dans des espaces réduits et présentent des conceptions flexibles.
Les circuits imprimés que nous connaissons tous aujourd'hui
Les circuits imprimés ont désormais une nouvelle réputation. Ils ne sont plus considérés comme des PCB chimiques. On peut désormais les appeler simplement PCB. Les circuits imprimés et les circuits imprimés sont couramment utilisés dans l'industrie. Mais les circuits imprimés sont déjà populaires. Les PCB continuent d'évoluer et deviennent de plus en plus petits et complexes. PCB flexibles rigides sont désormais largement utilisés. Dans cette conception, ses couches rigides et flexibles sont combinées. Ainsi, les PCB rigides-flexibles sont plus minces et peuvent être placés dans des espaces restreints.
L'avenir et les tendances du marché des PCB
La taille du marché devrait atteindre 76.12 milliards USD. En fait, elle pourrait atteindre 93.87 milliards USD d'ici 2029. Cela signifie que l'entreprise connaîtra une croissance de 4.28 % par an. Plusieurs facteurs de croissance sont à l'origine de cette croissance. Tout d'abord, les gens utilisent des appareils électroniques. Ensuite, la technologie évolue. Troisièmement, la demande mondiale de connectivité augmente. L'industrie des PCB est sur le point de connaître un rebond en 2023, en baisse par rapport à l'année dernière. Ce rebond sera porté par les innovations.
FAQ sur l'histoire des PCB
Comment le PCB est-il passé du monde militaire au monde grand public ?
Tout a commencé après l’attaque de Pearl Harbor en décembre 1941. Une meilleure communication aurait pu aider l’armée américaine à apprendre. Au cours de la Seconde Guerre mondiale, les Britanniques ont découvert un dispositif connu sous le nom de détonateur de proximité. Ce dispositif permettait aux obus d’artillerie d’atteindre leurs cibles avec précision. Mais dans les années 1970, ces dispositifs étaient devenus indispensables à toutes sortes d’ordinateurs et de gadgets domestiques. Presque tous les appareils électroniques que vous utilisez aujourd’hui contiennent des circuits imprimés. C’est dire à quel point ils ont évolué par rapport à leurs origines militaires.
Quelles sont les tendances actuelles en matière de technologie PCB ?
Le secteur des PCB évolue rapidement. L'impression 3D a déjà un impact. La manière dont les PCB sont fabriqués est en train de changer grâce à cette technologie. Les travaux futurs pourraient se concentrer sur des matériaux respectueux de l'environnement tels que les circuits imprimés en papier. Plus petit Les fabricants viseront également des modèles plus performants, avec des puces intégrées et des cartes en plastique moulé avec des composants intégrés. Dans les années à venir, ces tendances verront la croissance du secteur des PCB.
Quelle est l'histoire de la gravure de PCB ?
La gravure sur PCB remonte à 1913. Arthur Berry, inventeur anglais, a breveté l'impression et la gravure. Il a montré comment fabriquer des circuits en gravant le métal. Il a également illustré comment mettre une couche de résistance sur le métal, puis le graver. C'était bien mieux que de découper, où les angles étaient très tranchants.
Pourquoi certains PCB sont-ils noirs ?
Le masque de soudure donne sa couleur au PCB. Les masques de soudure ont été utilisés par les fabricants pour protéger les traces de cuivre. Il empêche l'oxydation, ou la rouille, et empêche la formation de ponts de soudure. Il peut y avoir beaucoup de couleurs au choix, mais le vert est le plus populaire. Ils sont également populaires en noir. Certains fabricants produisent des PCB noirs pour certains produits électroniques spéciaux. Prenons par exemple les fabricants de cartes mères d'ordinateur qui utilisent différentes couleurs sur leurs produits. Une carte mère de jeu haut de gamme peut être noir, l'extrémité inférieure peut être et une transition qui soit juste.Ce n’est pas la couleur du PCB qui compte : elle n’affecte pas la qualité ou les performances.
Conclusion
Pour résumer, nous avons discuté de l'histoire des PCB et de l'histoire des PCB. Vous avez appris ce que sont les PCB et comment ils sont utilisés dans l'électronique moderne d'aujourd'hui. Vous avez discuté de personnages clés comme Charles Ducas et Paul Eisler, des jalons majeurs, de l'invention de la conception des circuits imprimés. Un autre point clé est l'avancement de la technologie comme la technologie de montage en surface et les PCB flexibles. De plus, cet article de PCBTok explore également l'évolution future des PCB et donne des réponses aux questions les plus fréquemment posées.
