تاریخچه برد الکترونیکی

 برد الکترونیکی از کجا آمد؟

آشنایی با  تاریخچه برد الکترونیکی  برای بسیاری از مهندسین و دانشجویان جذاب است. برد الکترونیکی نیز مانند همه چیز در دنیا روز به روز پیشرفت کرده است. تاریخچه برد الکترونیکی  یا pcb  به بیشتر از یک قرن  پیش برمیگردد. این بحث برای اولین و بزرگترین ماشین صنعتی است. زمانیکه ماشین بزرگ صنعتی جهان تازه شروع به حرکت کرد. در این مطلب به بررسی هر آنچه از ابتدا تا کنون بر سر برد الکترونیکی آمده است می پردازیم.

علت استفاده از برد مدار چاپی :

برد مدار چاپی طی سالیان بر اساس نیاز انسان ها پیشرفت کرد.علت اساسی پیشرفت آن، هماهنگی و بهترشدن کاربری آن برای تولیدهای الکترونیکی بود. دیگر قطعات به راحتی با دست مونتاژ نمی شدند. زیرا  قدر ریز و میکروسکوپی شده بودند. بنابراین، برای مونتاژ آن ها نیاز به ماشین بود.

امروزه دیگر خبری از بردهای شلوغ و پر از تزانزیستور نیست. همه آن ها در یک چیپ خلاصه می شوند. در برد الکترونیکی تصویر اول دقت کنید. یک نمونه قدیمی از برد مدار چاپی است. در این برد تعداد زیادی ترانزیستور را مشاهده میکنید.اما در تصویر دوم که مربوط به یک برد الکترونیکی جدید است. این ترانزیستورها شاید صدها برابر بیشتر باشند، اما همه در یک چیپ کوچک بر روی برد قرار گرفته اند.

تاریخچه برد الکترونیکی

تاریخچه برد الکترونیکی

مزیت افزوده شدن چیپ ها به برد الکترونیکی یا PCB این است که چند مرحله از ساخت برد الکترونیکی متمرکز میشوند. در دیوایسها میتوانیم عملکردهای بیشتری را مثل مدارهای مجتمع، جداسازی کنیم. در ساخت برد الکترونیکی ، قطعات غیرفعال  مثل خازن، مقاومت و… تا حد میکروسکوپی کوچک میشوند. بنابراین قطعات متراکم تر و برد های الکترونیکی پیچیده تر می شوند.

این پیشرفت ها باعث افزایش عملکرد و سرعت در دستگاه ها شده است. اگر در تاریخچه برد الکترونیکی گذری داشته باشیم.همه انسان ها به دنبال وسایل مدرن تر، ارزان تر و سریعتر هستند. قطعات الکترونیکی هر روز در حال کوچک ترشدن، پیچیده تر شدن و سریعتر شدن هستند.

دوره تاثیرگذار و مهم :

بعد از یک دوره جنگ داخلی که در دهه ۶۰ تمام شد.تولیدات در کشور آمریکا رونق یافت. افراد اجازه  تولید هر چیزی را پیدا کردند.در این دوران برق به خانه ها و شهرها آمد. اکثر سوخت هایی که برای تولید انرژی استفاده می شدند، جای خود را به برق دادند. دیگر خبری از هیزم و ذغال نبود. کمپانی های زیادی که تامین کننده سوخت های نفتی و گازوئیل بودند به فکر پیدا کردن، جایگزین مناسبی برای بازار خود افتادند.

در طول تاریخ افراد مخترع زیادی زندگی کرده اند.افرادی که اختراع های طلایی در حیطه برق و الکترونیک داشته اند. اختراعات کارآمدی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند و برعکس.  توماس ادیسون در سال ۱۸۷۹ لامپ را اختراع کرد. قبل از آن فردی به نام نیکلا تسلا  AC را اختراع کرد. این پدیده روش عالی برای انتقال برق در مسافت های طولانی می باشد. تبدیل AC  به DC  همچنان یک امر مهم است.

تصویری از ادیسون

با توجه به محیط اطراف مان متوجه می شویم. برای فعال بودن وسایل الکترونیکی همچنان نیاز است که AC  به  DC تبدیل شود. بر عکس این قضیه نیز برقرار است. در دوره تاثیرگذار و مهم که بین سال های ۱۸۷۹ تا ۱۹۰۰  بود . هنوز PCB  اختراع نشد. اما اگر در این عصر مخترعین بزرگ را نداشتیم هیچ وقت برد الکترونیکی اینقدر پیشرفت نمی کرد.تاریخچه برد الکترونیکی پر از فراز و نشیب است.

دوره پیشتاز :

در سال ۱۹۰۳ اولین برد مدار چاپی یا همان PCB توسط یک مخترع آلمانی به نام آلبرت هانسون اختراع شد. طرح اولیه برد الکترونیکی یک فویل رسانای مسطح و صاف بود. بر روی یک تخته رسانا قرار گرفته بود. این تخته چند لایه داشت. این مخترع، شرح داد که می توانیم با ایجاد یک سوراخ در لایه ها و استفاده از سیم های عمودی جهت برقراری ارتباط الکترونیک استفاده کنیم.

با اینکه هنوز استاندارد خاصی برای تجهیزات برقی نبود. اما ادیسون و لیدرهای تجاری اصرار داشتند که این تجهیزات به خانه ها وارد شوند. ضعف زیرساختی این تجهیزات زیاد بود. مثلا اگر به شهر دیگری نقل مکان میکردید، دیگر نمی توانستید از آنها استفاده کنید. زیرا سوکت های برقی در هر شهر متفاوت بود. در واقع هدف ادیسون فروش لامپ نبود. او میخواست سرویس هایش را به فروش برساند.تا یک هزینه ماهیانه هم دریافت کند. خدمت او با خدمات ارائه شده قبلی قابل قیاس نیستند.

در عصر پیشتاز، با اینکه جنگ جهانی اول نیز برقرار بود. اما هنوز PCB  و لوازم الکترونیکی جهت امور نظامی استفاده نمی شدند. اما به زودی پا به عرصه گذاشتند.

دهه پرتحول :

به دهه ۱۹۲۰ دهه، پرتحول می گویند. زیرا این دهه،تحولات زیادی از لحاظ اقتصادی و اجتماعی در آمریکا رخ داد. سال هایی پر از اتفاقات خاص بود. افراد کم کم روستاها را ترک کرده و در شهرها ساکن شده بودند. فروشگاه های بزرگ فامیلی و زنجیره ای راه اندازی شدند. بعد از این دهه میتوان از دهه ۱۹۹۰ یاد کرد. در این دهه نیز جهت هدایت اینترنت و ارتباطات، تحولات خاصی نیاز بود. روترها و کابل های فیبر نوری در این دهه تولید شدند.

تاریخچه برد الکترونیکی

اتومبیل، پمپ های بنزین و گازوئیل در این دهه گسترش یافتند. وسایل مدرن تری مانند  ماشین لباسشویی،جاروبرقی و یخچال فریزر اختراع شدند. دغدغه نگهداری موادغذایی در منازل کاهش پیدا کرد.

یا این حال هنوز هم PCB  در هیچ کدام از این دستگاه ها استفاده نمی شد. چارلز دوکاس در  سال ۱۹۲۵ با  اضافه کردن جوهرهای رسانا به مواد عایق ، محصول جدیدی را معرفی کرد. این محصول، بردهایی  سیمکشی چاپی یا PWB را به وجود آورد. در واقع اولین کاربرد PCB  این محصول بود. ولی بیشتر به عنوان کویل گرمایش بکار میرفت. کم کم به اتصال های الکترکی واقعی نزدیک می شویم.در تصویر زیر اولین کویل گرمایشی را مشاهده میکنید.

اولین کویل گرمایشی

دهه ناامیدی:

به سال های ۱۹۲۹ دهه ناامیدی لقب میدهند. زیرا بورس سقوط کرد. اختراعات رو به نزول رفتند. بیکاری افزایش یافت. تعداد زیادی بانک ورشکست شدند.در کل دنیا خصوصا ، آمریکا اوضاع بسیاری بدی بود. همه این مشکلات باعث حکم فرمایی افرادی مانندهیتلر،استالین و… شد. برد مدار چاپی نیز از این امربه دور نبود. زمانی رسید که تاریخچه برد الکترونیکی را پررنگ تر کرد.

جنگ جهانی دوم (۱۹۴۵-۱۹۳۹) :

طی دورانی که جنگ جهانی دوم برقرار بود. یالات متحده به علت حمله پرل هابر، دچار فروپاشی شد علت این فروپاشی و حمله پرل هابر، ناموفق بودن در ارتباطات می باشد. در ایالات متحده یکسری مدارک برای این اتفاق وجود داشت. اما نامجهز بودن و عدم موفقیت تجهیزات ارتباطی همه را غافلگیر کرد.

تصویری از جنگ جهانی دوم

به همین دلیل وزارت دفاع آمریکا به فکر افتاد تا تجهیزات ارتباطی را توسعه دهد در این جنگ اولین برد الکترونیکی که به فیوز مجاورتی معروف است، استفاده شد. جهت ارسال یک آتش دقیق برای مسافت های گسترده از این محصول استفاده شد. اولیین بار فیوز مجاورتی را انگلیسی ها برای حمله به هیتلر استفاده کردند. سپس این برد الکترونیکی در آمریکا نیز بکار رفت.

یک شخص اتریشی بنام پل آیزلر، در سال ۱۹۴۳  فویل مسی روی یک پایه غیر رسانا شیشه ای را اختراع کرد.این در واقع همان PCB  معروف است. او اختراع خود را در یک رادیو استفاده کرد.

اولین برد الکترونیکی یا فیوز مجاورتی

دهه ۱۹۴۰ نسل بومرز:

زمانی که جنگ پایان یافت. بیشتر سربازها و نظامیان به خانه و خانواده خود برگشتند. به همین دلیل نیاز به داشتن وسایل الکترونیکی منزل نیز افزایش یافت. تجهیزات الکترونیکی منازل مانند لباسشویی ، رادیو و پیشرفته تر شدند. همه تجهیزات برقی نیاز به پیشرفت را داشتند. اما هنوز هم شکل امروزی PCB  در آنها کاربرد پیدا نکرده است.

در سال ۱۹۴۷  ترانزیستور به آزمایشگاه بل وارد شد .حدود ۶ سال بعد این قطعه مهم در ساخت دستگاه ها استفاده شد. قبل از استفاده از این قطعه ارسال اطلاعات و ارتباطات بسیار زمانبر بود.

تاریخچه برد الکترونیکی

عصر جنگ سرد :

این عصر فاصله بین سال های ۱۹۴۷ تا ۱۹۹۱ می باشد. در این دوران آمریکا و جماهیر شوروی با یکدیگر وارد جنگ می شوند. این دو کل دنیا را به ورطه نابودی می کشانند.مسابقه تسلیحاتی، میگذارند. برای جلو افتادن از یکدیگر به تقویت وسایل ارتباطی خود می پردازند. این  زمانی بود که برد الکترونیکی توانست خودی نشان دهد. در سال ۱۹۵۶ “فرایند مونتاژ مدارات الکتریکی” توسط ارتش ایالت متحده مطرح شد. تولید کنندگان با شیوه جدید مونتاژ قطعات الکترونیکی و برقرای ارتباط بین آنها توسط مس آشنا شدند.

روسیه نیز دستاوردهای جدید خود را رونمایی کرد:

۱.راه اندازی اولین ماهواره با نام Sputnik در سال ۱۹۵۷
۲.پرتاب اولین فضاپیما لونا۲ به ماه در سال ۱۹۵۹
۳.فرستادن نخستین فضانورد به نام یوری گاگارین Yuri Gagarin

در طول این مدت آمریکا کمی عقب افتاد. بنابراین دولت تصمیم گرفت که بودجه فضایی را در ۱۹۶۰، ۵ برابر کند. کندی در سخنرانی اعلام میکند. آمریکا به ماه می رود. می گوید ما این کار را انجام می دهیم، زیرا سخت است.زیرا این هدف برای سازماندهی و سنجش  انرژیها و مهارتهای ما می باشد. ،زیرا این چالش همان چالشی است که ما مایل به پذیرش آن هستیم. تمایلی به تعویق انداختن نداریم. قصد داریم برنده شویم. این یک دوران مهم برای ارتباطات است.

در سال ۱۹۶۳ شرکت هازلین Hazeltyne حق ثبت اختراع را برای اولین بار از طریق فناوری through-hole ثبت کرد.این مسئله کمک میکند تا  اتصالات متقاطع، بر روی PCB  قرار گیرند.  تکنولوژی نصب سطحی SMT توسط IBM معرفی شد. برای اولین بار در موشک های Saturn rocket boosters این قطعات استفاده شدند.

تاریخچه برد الکترونیکی

عصر پیدایش ریزپردازنده ها  :

در سال ۱۹۵۸ جک کیلبی در تگزاس اینسرومنت  اولین ریزپردازنده را به شکل یک مدار مجتمع تولید کرد. او یک شخص تازه کار بود. اما ایده های قوی و بروز داشت.زمانی که مهندسین ارشد TI برای یک کنفرانس یک هفته ای بیرون از شرکت بودند. کیلبی در شرکت ایده های جدید خود را شکوفا کرد.در این دهه، IC ها در ساخت محصولات الکترونیکی برای نخستین بار استفاده شد.

پیدایش عصر دیجیتال  :

در این عصر دستگاههای شخصی دیجیتالی مانند دیسک ها، VHS، دوربین، کنسولهای بازی و .. معرفی شدند. در سال ۱۹۸۰ ، کنسول بازیهای ویدئویی Atari تولید شد. ابتدا این PCB ها به کمک دست و صفحه روشن و یک استینسیل ترسیم میشد.  بعد از مدتی  کامپیوترها و ابزارهای کامپیوتری به کمک آنها آمدند.  Protel و Eagle و … شیوه طراحی برد الکترونیکی را تغییر دادند. کم کم به جای عکس برد الکترونیکی ،  فایلهای متنی Gerber که مختصات دقیق آنها در ماشین آلات درج میشوند، برای تولید یک PCB وارد عرصه میشوند.

عصر اینترنت (۱۹۹۰) :

دراین دهه BGA ها، معرفی شد. استفاده از سیلیکون افزایش یافت. دیگر گیت های بیشتری را می توان در یک تراشه قرار داد.  حافظه ها و SoC ها در چیپ جمع میشوند. یک دوره فشرده سازی اطلاعات الکترونیکی شروع شد. کلیاتPCB  تغییر نمی کند. فقط بخش جمع آوری و نگهداری اطلاعات کوچکتر و فشرده تر میشود.

باید استراتژیهای DFT که مخفف Design for Test است، در طرح بندی پیاده سازی شود.اینکه یک بخش را غیرفعال کرده و بخش جدیدی را اضافه کنیم کار راحتری نیست. همه طراحان و تولیدکنندگان باید با یکدیگر هماهنگ باشند.طراحان باید دقت کننده که می توانند با قطعه ریز تولید شده هماهنگ باشند. تولیدکنندگان نیز باید عمل مونتاژ قطعات را دقیق انجام دهند.

تاریخچه برد الکترونیکی

عصر هیبرید :

سال ۲۰۰۰ به بعد ما دیگر نیاز نیست نگران باشیم. برای هر وسیله کاری نیاز به تهیه یک دستگاه جدید نیست.برای حساب کردن نیاز نیست، حتما ماشین حساب بخریم.برای بازی نیاز نیست حتما کنسول بخریم. برای عکس گرفتن نیاز نیست حتما دوربین حرفه ای بخریم. همه اینها در یک گوشی هوشمند یکجا نهفته هستند.

دستگاه ها روز به روز پیشرفته تر میشوند. PCB آمد ، هدفمند شد ، پیشرفت کرد. حدود ۱۳۰ سال از استفاده از برد مدار چاپی میگذرد. این راه هم چنان ادامه دارد. احتمال زیاد هر روز بیشتر پیشرفت خواهد کرد. با تاریخچه برد الکترونیکی آشنا شدید . باید ببینیم در آینده چه پیش خواهد آمد. شاید در آینده دیگر برد الکترونیکی به این شکل حضور نداشته باشد. شاید همه چیز جای خود را به امواج بسپارد. شاید دیگر نیازی نباشد که از صفحات مسی برای ارتباط ها استفاده کینم. تاریخچه برد الکترونیکی به ما آموخت هیچ چیزی غیرممکن نیست.

گروه مهندسی ویتا آماده هرگونه درخواست شما جهت ساخت برد الکترونیکی می باشد. نیاز خود را به ما بسپارید و بهترین ها را دریافت کنید.