Histoire des innovations PCB et leur impact

Aller à : Que sont les cartes de circuits imprimés ? | Où sont utilisées les cartes de circuits imprimés | L'histoire des BPC | 1850-1900 | 1900-1950 | 1950-2000 | 2000 et au-delà | Cartes de circuits imprimés de qualité

Les cartes de circuits imprimés sont les composants internes qui transmettent des signaux électriques à travers des appareils électroniques. Chaque fois que vous allumez un ordinateur ou appuyez sur un bouton d'un smartphone, d'un radio-réveil ou d'un composant stéréo, vous interagissez avec une carte de circuit imprimé, qui se trouve à l'intérieur des boîtiers de tous ces appareils. Si l'électricité est la pierre angulaire de l'électronique, les cartes de circuits imprimés sont les organes internes vitaux.

Dans le monde d'aujourd'hui, fortement dépendant des appareils, la plupart des gens ne sont pas conscients des circuits complexes contenus dans chaque smartphone ou lecteur MP3 portable. Sans cartes de circuits imprimés, la technologie moderne n'aurait jamais été possible.

Que sont les cartes de circuits imprimés ?

Une carte de circuit imprimé (PCB) est un dispositif de substrat qui comporte des composants électriques. Les PCB sont disponibles en variétés simple, double couche et multicouche avec des couches de cuivre correspondantes. Les PCB à plus haute densité sont constitués de plusieurs couches. Ceux-ci contiennent des trous plaqués qui relient les conducteurs sur différentes couches. Sur les PCB plus élaborés, le substrat sera souvent recouvert de condensateurs, de résistances et d'autres composants. Les couches de la plupart des PCB fermes consistent généralement en un substrat en verre époxy FR-4.

Les PCB font partie intégrante de pratiquement tous les appareils électroniques, à l'exception des produits les plus simples. La conception d'un PCB implique des détails de circuit complexes, mais l'assemblage et la production de PCB peuvent être mis en œuvre de manière uniforme. Étant donné que les PCB sont constitués de composants montés et câblés avec une seule pièce, la production de masse de PCB est un processus simple, relativement peu coûteux et généralement sans erreur, en particulier par rapport à d'autres options de câblage comme le point à point et l'enroulement de fil.

L'acronyme PCB s'applique à la fois aux cartes nues et aux cartes assemblées. Si une carte comporte des connexions en cuivre, mais manque de pièces intégrées, le nom le plus approprié serait carte de câblage imprimé, malgré l'élimination virtuelle de ce terme du langage technologique. D'autres termes, plus courants, incluent l'assemblage de cartes de circuits imprimés et l'assemblage de circuits imprimés, qui est un PCB avec des composants électroniques.

Où sont utilisées les cartes de circuits imprimés ?

Les cartes de circuits imprimés sont essentielles dans une vaste gamme d'appareils électroniques et de composants informatiques. Les PCB sous leur forme moderne existent depuis les années 1960, lorsqu'ils étaient des composants de calculatrices, de caisses enregistreuses et d'autres appareils simples avec des circuits électriques.

Dans les années 1970, les PCB ont commencé à apparaître dans les montres numériques et certains des premiers jeux vidéo et ordinateurs personnels au monde. Dans les années 1980, les PCB se trouvaient dans les radios-réveils, les magnétoscopes, les consoles de jeux Atari, les lecteurs de CD et de disques laser et les téléphones sans fil. Au cours des années 1990, un PCB de plus en plus avancé et miniaturisé était responsable de la propagation des ordinateurs de bureau et des périphériques tels que les scanners et les imprimantes parmi les Américains ordinaires.

L'évolution rapide des appareils informatisés depuis la fin des années 1990 a conduit à des PCB de plus en plus petits avec une plus grande capacité que les cartes des décennies précédentes. Les smartphones, par exemple, sont devenus plus compacts, mais résistants aux dommages. Une évolution similaire s'est produite sur environ 12 ans avec les lecteurs MP3 portables, qui sont passés des lecteurs Archos lourds et encombrants du début des années 2000 aux modèles iPod Nano élégants et légers en faveur des auditeurs en déplacement d'aujourd'hui.

Le développement de composants de puces avec une plus grande polyvalence a facilité la miniaturisation des dispositifs. Avec des matrices de micro-billes et des cartes plus courtes, les entreprises peuvent désormais fabriquer de petits appareils informatisés, sachant que les PCB sont suffisamment compacts pour tenir dans le boîtier à portée de main. Cela contraste avec les PCB antérieurs, où la taille de la carte dictait souvent les exigences de taille de l'appareil enveloppant.

L'histoire des PCB

Au cours du dernier demi-siècle, les composants technologiques des PCB ont été quantifiés à des micro-niveaux. Au cours des années 1960, le circuit imprimé d'une calculatrice typique se composait d'environ 30 transistors. Aujourd'hui, le circuit imprimé d'un ordinateur moyen comporte des millions de transistors dans une seule puce de la carte mère. Ces développements ont permis de charger des niveaux croissants de fonctionnalités sur des appareils de plus en plus petits. De plus, les composants tels que les condensateurs et les résistances ont également été réduits à des fractions de leurs tailles antérieures.

Les capacités avancées que les PCB modernes offrent ont habitué les utilisateurs à des activations en une fraction de seconde à chaque invite imaginable. Selon toute vraisemblance, un utilisateur actuel d'un PC ou d'un appareil mobile deviendra énervé à un simple délai de cinq secondes sur une fonction donnée. Le signe le plus révélateur de l'évolution des PCB se trouve peut-être dans les jeux vidéo, qui sont passés des simples systèmes Pong des années 1970 aux scénarios photoréalistes qui permettent aux joueurs de se battre et de faire la course via les consoles de jeu d'aujourd'hui.

Nous pouvons retracer l'histoire des cartes de circuits imprimés bien avant qu'elles n'existent dans la conception. Les roues étaient en mouvement au moment où Benjamin Franklin a fait voler un cerf-volant dans un orage et a découvert la qualité électrique de la foudre.

1850-1900

L'une des caractéristiques de la seconde moitié du XIXe siècle était les progrès technologiques à pas de géant. Dans les décennies qui ont suivi la guerre civile, les villes de la côte est et du Midwest se sont équipées d'électricité, ce qui a remplacé l'utilisation du mazout et du charbon. Au fur et à mesure que l'électricité se répandait, les banlieues et les zones rurales étaient également connectées au réseau électrique nouvellement formé. Le pétrole, quant à lui, a presque perdu sa raison d'être jusqu'à ce que les automobiles rendent l'essence nécessaire au tournant du siècle.

La diffusion de l'énergie électrique a préfiguré l'introduction des téléphones, des ampoules et des appareils photo grand public, qui ont tous fait leur apparition sur le marché au cours du dernier quart des années 1800. Même si le PCB lui-même n'existait pas à cette époque, les fondements technologiques de son développement éventuel reposaient presque uniquement sur la fin du XIXe siècle.

1900-1950

En 1903, l'inventeur allemand Albert Hanson a déposé le premier brevet pour un dispositif de type PCB. L'appareil était un conducteur plat pour un panneau isolant multicouche. Cependant, les appareils de ce type ne seraient pas largement utilisés dans les technologies émergentes du début du XXe siècle, une période qui a vu l'introduction des radios, des phonographes, des machines à laver, des sèche-linge et des aspirateurs.

Tout comme les excès naïfs du Gilded Age ont sombré avec le Titanic, et les horreurs de la Grande Guerre ont humilié les sentiments nationalistes, le plus grand triomphe de l'homme sur la nature a été le développement de l'aviation. Au milieu de l'expérience ratée de la Prohibition, les Américains étaient plus désireux de s'éloigner des machines et de se diriger vers le bar clandestin le plus proche pour des nuits imbibées de gin sous des lumières Déco-décor.

La Grande Dépression, déclenchée par le krach boursier d'octobre 1929, a été un nouveau revers pour l'évolution des PCB. L'événement a mis fin à la frivolité de l'ère du jazz et a inauguré une période de gangs en chaîne, de files d'attente et d'immeubles exigus où les familles manquaient d'argent pour acheter des articles de luxe.

La première adaptation significative de la technologie de type PCB a eu lieu après l'attaque de Pearl Harbor en décembre 1941, aveuglant l'Amérique. Les services de renseignement militaires pensaient qu'ils auraient pu empêcher cette attaque si le Département d'État avait été mieux équipé pour communiquer avec la base militaire d'Honolulu, où des signes de danger imminent se profilaient depuis un certain temps auparavant.

Alors que la nation était impliquée dans la Seconde Guerre mondiale, les forces militaires américaines ont rencontré un dispositif britannique connu sous le nom de fusible de proximité, qui équipait les obus d'artillerie avec la capacité d'atteindre des cibles précises sur de vastes étendues de terre et de mer.

L'armée américaine a finalement adopté et adopté le concept derrière le fusible de proximité, améliorant la conception et le rendant adapté à la production de masse. À peu près à la même époque, l'inventeur autrichien basé au Royaume-Uni, Paul Eisler, a fait progresser le concept de PCB avec un appareil qui utilisait une feuille de cuivre sur une base de verre non conductrice. La conception préfigurerait l'isolation en cuivre haut / bas moderne sur les PCB. L'inventeur a également introduit une radio équipée de PCB en 1943 qui s'avérera plus tard utile dans les opérations militaires.

1950-2000

Avec la fin de la Seconde Guerre mondiale, un retour à la vie domestique a eu lieu alors que les militaires américains revenaient d'Europe et d'Extrême-Orient. Frank Sinatra a enchaîné coup après coup, les bobby soxers ont échangé le maquillage des jambes contre de vrais nylons et les familles se sont réchauffées avec de nouvelles inventions comme l'album de disques 33 tours et le téléviseur. La fin de la Grande Dépression a inauguré la montée de la classe moyenne, qui a stimulé le développement des banlieues à la périphérie des villes et dans le centre de l'Amérique.

La première utilisation significative d'après-guerre des PCB a eu lieu en 1947 avec le transistor Bell Labs. Alors que les tensions de la guerre froide s'intensifiaient entre les États-Unis et l'Union soviétique dans les années 1950, chaque camp devait renforcer ses capacités de communication pour se tenir au courant des développements sur le front ennemi. Tout comme Elvis Presley est apparu pour la première fois sur les écrans de télévision en secouant son bassin sur "Heartbreak Hotel", l'armée américaine a breveté le "Processing of Assembling Electrical Circuits" en 1956.

Pour la première fois, la capacité de retenir l'électricité et de communiquer entre les composants à trace de cuivre s'était concrétisée. La course allait maintenant être la première dans l'espace, que les Soviétiques ont remportée sur plusieurs fronts en envoyant le premier satellite, Spoutnik, en 1957. Ils ont poursuivi cet exploit avec le premier lancement non habité vers la lune et le premier vol habité. orbite de la Terre en 1959 et 1961, respectivement.

En 1963, alors que les États-Unis intensifiaient leurs propres exploits spatiaux et que les baby-boomers en deuil de JFK se préparaient aux Beatles et à l'invasion britannique qui s'ensuivit, deux développements se produisirent dans la technologie des PCB. L'un impliquait une technologie plaquée trou traversant, un brevet Hazeltine Corp. qui permettait d'espacer étroitement les composants sur le même PCB sans risque de conflit. La deuxième innovation à cette époque était le développement de la technologie de montage en surface, gracieuseté d'IBM. Ces deux innovations étaient des composants essentiels des propulseurs de fusée Saturn.

Alors que les années 1960 psychédéliques de Technicolor cédaient la place aux années 1970 alimentées au coke et largement adaptées, l'ingénieur de Texas Instruments, Jack Kilby, a présenté le premier microprocesseur. Kilby a développé le circuit intégré, qui a été rapidement adopté dans l'assemblage électronique. À cette époque, les PCB étaient devenus de rigueur dans la technologie informatique. Au cours de la seconde moitié de la décennie, les premiers ordinateurs personnels sont arrivés sur le marché, à commencer par les MITS Altair 8800 et IMSAI 8080 en 1975, suivis de l'Apple 1 en avril 1976.

Bien qu'innovante pour l'époque, la technologie des années 1970 analogiques Super 8 à 8 pistes a été rapidement dépassée par les avancées high-tech des années 1980 en matière de son surround, cristallin et numérique. Alors que Michael Jackson a propulsé la génération X dans l'ère de la vidéo, la décennie a vu des appareils dépendant des PCB apparaître dans les salons et les poches des Américains ordinaires. Les gadgets tels que les enregistreurs VHS, les lecteurs de disques compacts, les baladeurs, les téléphones sans fil et les consoles de jeux transmettent tous des signaux via des PCB. Les ordinateurs personnels et les logiciels EDA ont également fait leur chemin pendant cette période.

Quoi que les années 1990 aient pu manquer en matière d'identité culturelle, c'était une période en plein essor pour la technologie PCB. Les années 90 ont été la décennie où les appareils sont devenus plus petits grâce aux développements dans la conception des PCB qui permettaient plus de portes sur des puces uniques. Au fur et à mesure que de plus en plus de ménages se connectaient à Internet, d'abord via des services commutés, puis, vers la fin de la décennie, via des lignes câblées et DSL, l'ordinateur personnel est devenu un accessoire domestique.

Les ordinateurs n'étaient plus les grosses machines compliquées qui déclenchaient des explosions nucléaires en appuyant sur le mauvais bouton - ils étaient désormais des appareils compacts, accessibles et interactifs qui mettaient un monde plein d'informations à la portée de tous. Les PCB étaient également un composant important des téléphones portables, qui ont rapidement surclassé le téléphone à antenne sans fil pour devenir un symbole de statut commun au milieu des années 90.

Au milieu des progrès technologiques rapides et de la miniaturisation, il est apparu un besoin accru de concevoir des PCB en gardant à l'esprit le potentiel de modification. Alors qu'il était possible de modifier les PCB antérieurs avec un simple recâblage, les cartes plus récentes avaient des pièces plus petites qui étaient physiquement plus difficiles à modifier, sans parler de la soudure. Par conséquent, la conception de PCB est devenue un processus plus dédié.

2000 et au-delà

Le 21e siècle a vu les innovations des 50 dernières années intégrées et compactées dans des unités singulières et légères que les gens peuvent transporter n'importe où. Alors qu'auparavant vous aviez besoin d'un appareil distinct pour chaque fonction — un téléphone pour les appels, une calculatrice pour les mathématiques, une chaîne stéréo pour la musique, une télévision pour les films et les émissions, un PC pour l'accès à Internet, un appareil photo pour les photos, etc. — vous pouvez maintenant exécuter toutes les fonctions et consommer tout type de média sur un ordinateur portable, une tablette ou un smartphone connecté à un mobile.

On ne peut que deviner ce que l'avenir réserve aux PCB et à la technologie qu'ils donnent vie. Alors que les discussions se répandent sur les maisons intelligentes, les véhicules sans conducteur et l'intelligence artificielle, les PCB de différentes dimensions seront probablement des composants des boutons et des poignées automatiques des bâtiments et des voitures informatisés. De même, les PCB pourraient éventuellement être insérés sous les pièces mobiles de technologies anticipées telles que les robots militaires et de coworking.

Cartes de circuits imprimés de qualité de Millennium Circuits Limited

Depuis le développement de l'électronique et de la technologie informatique, les cartes de circuits imprimés contiennent le circuit interne qui permet à ces dispositifs de s'activer et de fonctionner. Sans les cartes de circuits imprimés, la technologie d'après-guerre n'aurait jamais pu se rapprocher de son état actuel de capacité et de sophistication de haute technologie. Alors que le potentiel ultime des appareils informatiques approche de son plateau, le public attend un avenir de drones de livraison, de voitures autonomes, de robots et d'appareils intelligents.

Pour laisser votre empreinte sur la prochaine vague d'innovations technologiques, vous devrez disposer de circuits imprimés équipés pour mettre en œuvre les fonctions en question. Contactez Millennium Circuits pour un devis rapide sur les PCB.