PCBイノベーションの歴史とその影響

ジャンプ先： プリント回路基板とは何ですか？ |プリント回路基板はどこで使用されていますか| PCBの歴史| 1850-1900 | 1900〜1950 | 1950-2000 | 2000年以降|高品質のプリント回路基板

プリント回路基板は、電子機器を介して電気信号を送信する内部コンポーネントです。コンピューターの電源を入れたり、スマートフォン、ラジオアラーム、ステレオコンポーネントのボタンを押すたびに、これらすべてのデバイスのエンクロージャー内にあるプリント回路基板を操作します。電気が電子機器の生命線である場合、プリント回路基板は重要な内臓です。

今日のデバイスに大きく依存する世界では、ほとんどの人が各スマートフォンやポータブルMP3プレーヤーに含まれる複雑な回路に気づいていません。プリント回路基板がなければ、現代のテクノロジーは実現できなかったでしょう。

プリント回路基板とは何ですか？

プリント回路基板（PCB）は、エッチングされた機能を備えた基板デバイスです。電気部品。 PCBには、対応する銅層を備えた単層、二重層、および多層の種類があります。最高密度のPCBは複数の層で構成されています。これらには、異なる層の導体を接続するメッキ穴が含まれています。より複雑なPCBでは、基板はコンデンサ、抵抗、その他のコンポーネントで層状になることがよくあります。ほとんどの堅固なPCBの層は、通常、FR-4ガラスエポキシで作られた基板で構成されています。

PCBは、最も単純な製品を除いて、事実上すべての電子デバイスに不可欠です。 PCBの設計には複雑な回路の詳細が含まれますが、PCBの組み立てと製造は均一に実装できます。 PCBは、単一の部品で取り付けられた配線済みコンポーネントで構成されているため、PCBの大量生産は、特にポイントツーポイントやワイヤラップなどの他の配線オプションと比較した場合、簡単で、比較的安価で、一般にエラーのないプロセスです。

PCBの頭字語は、ベアボードと組み立てられたボードの両方に適用されます。ボードが銅接続を備えているが、埋め込み部品がない場合、技術用語からその用語を事実上排除しているにもかかわらず、より適切な名前はプリント配線ボードになります。その他のより一般的な用語には、プリント回路基板アセンブリと、電子部品を備えたPCBであるプリント回路アセンブリが含まれます。

プリント回路基板はどこで使用されますか？

プリント回路基板は、膨大な数の電子機器やコンピュータコンポーネントに不可欠です。現代的な形のPCBは、電卓、レジ、その他の電気回路を備えた単純なデバイスのコンポーネントであった1960年代から存在しています。

1970年代に、PCBはデジタル時計や世界初のビデオゲームやパーソナルコンピュータに登場し始めました。 1980年代までに、PCBは警報ラジオ、ビデオカセットレコーダー、Atariゲームコンソール、CDおよびレーザーディスクプレーヤー、コードレス電話に搭載されていました。 1990年代、ますます高度で小型化されたPCBが、日常のアメリカ人の間でデスクトップコンピューターやスキャナーやプリンターなどの周辺機器の普及に貢献しました。

1990年代後半以降のコンピュータ化されたデバイスの急速な進化により、以前の数十年のボードよりも容量の大きいPCBがますます小さくなっています。たとえば、スマートフォンはよりコンパクトになりましたが、損傷に強いです。同様の開発が約12年間にわたって行われ、ポータブルMP3プレーヤーは、2000年代初頭の重くて扱いにくいArchosプレーヤーから、移動中の今日のリスナーの間で支持されている洗練された軽量のiPodNanoモデルに進化しました。

汎用性の高いチップコンポーネントの開発により、デバイスの小型化が容易になりました。マイクロボールグリッドアレイとより短いボードにより、企業は、PCBが手元のエンクロージャーに収まるほど十分にコンパクトであることを知って、小型のコンピューター化されたデバイスを製造できるようになりました。これは、ボードのサイズが囲んでいるデバイスのサイズ要件を決定することが多い以前のPCBとは対照的です。

PCBの歴史

過去半世紀にわたって、PCBの技術的要素はミクロレベルに定量化されてきました。 1960年代、一般的な計算機のPCBは約30個のトランジスタで構成されていました。今日、平均的なコンピューターのPCBは、マザーボード上の1つのチップ内に数百万のトランジスターを備えています。これらの開発により、より小さなデバイスやより小さなデバイスに、より高いレベルの機能をロードできるようになりました。さらに、コンデンサや抵抗器などのコンポーネントも、以前のサイズの何分の1かに縮小しています。

最新のPCBが提供する高度な機能により、ユーザーは考えられるすべてのプロンプトで一瞬のアクティベーションに慣れることができます。おそらく、PCまたはモバイルデバイスの現在のユーザーは、特定の機能でわずか5秒の遅延で神経質になります。おそらく、PCBの進化の最も明白な兆候は、1970年代の単純なPongシステムから、ゲーマーが今日のゲーム機を介して戦い、レースすることを可能にするフォトリアリスティックなシナリオに進歩したビデオゲームにあります。

プリント回路基板の歴史は、設計に存在するずっと前の時代にまでさかのぼることができます。ベンジャミン・フランクリンが凧を雷雨に飛ばし、雷の電気的品質を発見した瞬間、車輪は動いていました。

1850〜1900

19世紀後半の特徴の1つは、飛躍的な技術の進歩でした。内戦後の数十年で、東海岸の上下と中西部の向こう側の都市は電力を装備するようになり、それが灯油と石炭の使用に取って代わった。電力が普及するにつれ、郊外や地方も新しく形成された送電網に接続されました。一方、石油は、世紀の変わり目に自動車がガソリンを必要とするまで、ほとんど目的を失いました。

電力の普及は、電話、電球、消費者向けカメラの導入を予見しました。これらはすべて、1800年代の最終四半期に市場に出回ったものです。 PCB自体はこの期間内に存在していませんでしたが、その最終的な開発の技術的基盤は、ほぼ19世紀後半にのみ根付いていました。

1900〜1950

1903年、ドイツの発明者アルバートハンソンは、PCBのようなデバイスの最初の特許を申請しました。この装置は、多層絶縁基板用の平坦な導体でした。ただし、このタイプのデバイスは、ラジオ、蓄音機、洗濯機、乾燥機、掃除機が導入された20世紀初頭の新興技術では広く使用されていません。

ギルディドエイジの素朴な過剰がタイタニック号で沈没し、大戦争の恐怖が民族主義的な感情を謙虚にしたように、自然に対する人間の最大の勝利は航空機の開発でした。禁酒法の実験が失敗した中、アメリカ人は機械から離れて最寄りのスピークイージーに向かい、装飾が施された照明の下でジンに浸かった夜を過ごしました。

1929年10月の株式市場の暴落によって引き起こされた大恐慌は、PCBの進化へのさらなる後退でした。このイベントはジャズエイジの軽薄さを終わらせ、家族が贅沢品に費やすお金が不足していたチェインギャング、パンのライン、窮屈な長屋の時代を迎えました。

PCBのような技術の最初の重要な適応は、1941年12月の真珠湾攻撃の後にアメリカを盲目にしました。ミリタリーインテリジェンスは、国務省がホノルルの軍事基地と通信するためのより良い装備を備えていれば、この攻撃を防ぐことができたと信じていました。

第二次世界大戦に国が巻き込まれると、米軍は近接信管と呼ばれる英国の装置に遭遇しました。この装置は、広大な陸と海にまたがる正確な標的を攻撃する能力を備えた砲弾を備えていました。

米軍は最終的に近接信管の背後にある概念を採用して採用し、設計を強化して大量生産に適したものにしました。同じ頃、英国を拠点とするオーストリアの発明家Paul Eislerは、非導電性ガラスベースに銅箔を使用したデバイスでPCBの概念を発展させました。この設計は、PCB上の現代の上部/下部銅絶縁を予見します。発明者はまた、1943年にPCBを装備した無線機を導入しました。これは、後に軍事作戦で役立つことが証明されます。

1950-2000

第二次世界大戦の終わりとともに、アメリカの軍人がヨーロッパと極東から戻ってきたので、国内に戻りました。フランク・シナトラはヒットを次々と刻み、ボビィソクサーはレッグメイクを本物のナイロンと交換し、家族は33rpmのレコードアルバムやテレビのような新しい発明に温まりました。大恐慌の終焉は中産階級の台頭をもたらし、それが都市の郊外やアメリカ中部の郊外の開発に拍車をかけました。

戦後の最初の重要なPCBの使用は、1947年にベル研究所のトランジスタで行われました。 1950年代に米国とソビエト連邦の間で冷戦の緊張が高まったため、敵の前線での進展に遅れないようにするために、それぞれの側が通信能力を強化する必要がありました。エルビスプレスリーが最初にテレビ画面にぶつかって骨盤を「ハートブレイクホテル」にぶつけたように、米陸軍は1956年に「電気回路の組み立ての処理」の特許を取得しました。

初めて、電気を保持し、銅トレースコンポーネント間で通信する機能が実を結びました。レースは今や宇宙への最初の打ち上げであり、ソビエトは1957年に最初の衛星スプートニクを送り、いくつかの面で勝利しました。彼らはこの成果に続いて、月への最初の無人打ち上げと最初の有人衛星を打ち上げました。それぞれ1959年と1961年の地球の軌道。

1963年、米国が独自の宇宙開発を開始し、JFKを悼むブーマーがビートルズとそれに続くブリティッシュインベイジョンに備えたように、PCBテクノロジーに2つの開発が行われました。 1つは、メッキされたホールスルー技術であるHazeltine Corp.の特許であり、競合のリスクなしに同じPCB上にコンポーネントを密に配置することを可能にしました。現時点での2番目の革新は、IBMの厚意による表面実装技術の開発でした。どちらのイノベーションも、サターンロケットブースターの重要なコンポーネントでした。

サイケデリックなテクニカラー1960年代が、コークスを燃料とする、幅広いスーツを着た1970年代に取って代わったとき、テキサスインスツルメンツのエンジニアであるジャックキルビーは最初のマイクロプロセッサを発表しました。キルビーは集積回路を開発し、電子機器の組み立てに急速に採用されました。この時までに、PCBはコンピューター技術のデリゲールになりました。 10年の後半に、1975年のMITS Altair8800とIMSAI8080から始まり、1976年4月のApple 1に続いて、最初の家庭用コンピュータが市場に登場しました。

当時は革新的でしたが、8トラックのSuper 8、アナログ1970年代のテクノロジーは、サラウンドサウンド、クリスタルクリア、デジタル1980年代のハイテクの進歩によって急速に時代遅れになりました。マイケルジャクソンがジェネレーションXをビデオ時代にムーンウォークしたとき、この10年間で、PCBに依存するデバイスが日常のアメリカ人の居間やポケットに登場しました。 VHSレコーダー、コンパクトディスクプレーヤー、ウォークマン、コードレス電話、ゲーム機などのガジェットはすべて、PCBを介して信号を送信しました。この間、パソコンやEDAソフトウェアも登場しました。

1990年代に文化的アイデンティティに関して欠けていたものが何であれ、それはPCBテクノロジーにとって活況を呈した時期でした。 90年代は、シングルチップでより多くのゲートを可能にするPCB設計の開発のおかげで、デバイスが小型化した10年でした。より多くの家庭がインターネットに接続するようになると（最初はダイヤルアップサービスを介して、次に10年の終わり近くに、ケーブルとDSL回線を介して）、パーソナルコンピュータは家庭用備品になりました。

コンピューターは、間違ったボタンを押すだけで核爆発を引き起こす大きくて複雑な機械ではなくなりました。今では、コンパクトでアクセスしやすいインタラクティブなデバイスであり、誰もが指先で情報に満ちた世界を実現できます。 PCBは携帯電話の重要なコンポーネントでもあり、コードレスアンテナ電話を急速に凌駕し、90年代半ばまでに一般的なステータスシンボルになりました。

急速な技術の進歩と小型化の中で、変更の可能性を念頭に置いてPCBを設計する必要性が高まっています。以前のPCBは簡単な再配線で変更できましたが、新しいボードでは、はんだはもちろん、物理的に変更が難しい小さな部品が使用されていました。その結果、PCB設計はより専用のプロセスになりました。

2000以降

21世紀は、人々がどこにでも持ち運べる単一の軽量ユニットに統合およびコンパクト化された過去50年間の革新を目の当たりにしてきました。以前は、通話用の電話、数学用の計算機、音楽用のステレオ、映画や番組用のテレビ、インターネットアクセス用のPC、写真用のカメラなど、機能ごとに個別のデバイスが必要でしたが、今では可能です。モバイル接続されたラップトップ、パッド、またはスマートフォンですべての機能を実行し、あらゆる種類のメディアを消費します。

PCBの将来がどうなるか、そしてPCBが実現する技術を推測することしかできません。スマートホーム、自動運転車、人工知能についての話題が広まるにつれ、さまざまな寸法のPCBが、コンピューター化された建物や車の自動ノブやハンドルのコンポーネントになる可能性があります。同様に、PCBは最終的に、軍用ロボットやコワーキングロボットなどの予想される技術の可動部分の下に挿入される可能性があります。

MillenniumCircuitsLimitedの高品質プリント回路基板

電子機器とコンピューター技術の開発以来、プリント回路基板にはそのようなデバイスがアクティブ化して機能することを可能にする内部回路。プリント回路基板がなければ、戦後の技術は、現在のハイテク能力と洗練された状態に近づくことはできなかったでしょう。コンピュータデバイスの究極の可能性が頭打ちに近づくにつれ、一般の人々は、ドローン、自動運転車、ロボット労働、スマートアプライアンスの未来を待ち望んでいます。

技術革新の次の波にマークを付けるには、問題の機能を実行するためにPCBを装備する必要があります。 PCBの簡単な見積もりについては、MillenniumCircuitsにお問い合わせください。