Historia de las innovaciones de PCB y su impacto

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Las placas de circuito impreso son los componentes internos que transmiten señales eléctricas a través de dispositivos electrónicos. Cada vez que enciende una computadora o presiona un botón en un teléfono inteligente, una alarma de radio o un componente estéreo, está interactuando con una placa de circuito impreso, que se encuentra dentro de los gabinetes de todos esos dispositivos. Si la electricidad es el elemento vital de la electrónica, las placas de circuito impreso son los órganos internos vitales.

En el mundo actual, que depende en gran medida de los dispositivos, la mayoría de las personas desconocen los complejos circuitos contenidos en cada teléfono inteligente o reproductor de MP3 portátil. Sin placas de circuito impreso, la tecnología moderna nunca hubiera sido posible.

¿Qué son las placas de circuito impreso?

Una placa de circuito impreso (PCB) es un dispositivo de sustrato que presenta características grabadas componentes eléctricos. Los PCB vienen en variedades de una, dos capas y múltiples capas con las correspondientes capas de cobre. Los PCB de mayor densidad constan de varias capas. Estos contienen orificios enchapados que conectan conductores en diferentes capas. En los PCB más elaborados, el sustrato a menudo se superpondrá con condensadores, resistencias y otros componentes. Las capas de la mayoría de las placas de circuito impreso firmes suelen consistir en un sustrato hecho de epoxi de vidrio FR-4.

Los PCB son parte integral de prácticamente todos los dispositivos electrónicos, salvo los productos más simples. El diseño de una placa de circuito impreso involucra detalles de circuito intrincados, pero el ensamblaje y la producción de placas de circuito impreso se pueden implementar de manera uniforme. Dado que los PCB consisten en componentes cableados montados con una sola pieza, la producción en masa de PCB es un proceso sencillo, relativamente económico y generalmente libre de errores, especialmente cuando se compara con otras opciones de cableado como punto a punto y envoltura de alambre.

El acrónimo de PCB se aplica tanto a las placas desnudas como a las placas ensambladas. Si una placa presenta conexiones de cobre, pero carece de partes integradas, el nombre más apropiado sería placa de cableado impreso, a pesar de la virtual eliminación de ese término del lenguaje tecnológico. Otros términos más comunes incluyen ensamblaje de placa de circuito impreso y ensamblaje de circuito impreso, que es una PCB con partes electrónicas.

¿Dónde se utilizan las placas de circuito impreso?

Las placas de circuito impreso son esenciales en una amplia gama de dispositivos electrónicos y componentes informáticos. Los PCB en su forma moderna existen desde la década de 1960, cuando eran componentes de calculadoras, cajas registradoras y otros dispositivos simples con circuitos eléctricos.

En la década de 1970, los PCB comenzaron a aparecer en relojes digitales y en algunos de los primeros videojuegos y computadoras personales del mundo. En la década de 1980, los PCB se encontraban en radios de alarma, grabadoras de videocasetes, consolas de juegos Atari, reproductores de CD y discos láser y teléfonos inalámbricos. Durante la década de 1990, una placa de circuito impreso cada vez más avanzada y miniaturizada fue responsable de la proliferación de computadoras de escritorio y dispositivos periféricos como escáneres e impresoras entre los estadounidenses comunes.

La rápida evolución de los dispositivos computarizados desde finales de la década de 1990 ha dado lugar a PCB cada vez más pequeños con mayor capacidad que las placas de décadas anteriores. Los teléfonos inteligentes, por ejemplo, se han vuelto más compactos, pero resistentes a los daños. Un desarrollo similar ocurrió durante aproximadamente 12 años con los reproductores de MP3 portátiles, que pasaron de los pesados ​​y engorrosos reproductores Archos de principios de la década de 2000 a los elegantes y livianos modelos iPod Nano que son populares entre los oyentes móviles de hoy.

El desarrollo de componentes de chips con mayor versatilidad ha facilitado la miniaturización de dispositivos. Con arreglos de rejillas de microesferas y tableros más cortos, las empresas ahora pueden fabricar pequeños dispositivos computarizados, sabiendo que los PCB son lo suficientemente compactos para caber en el gabinete en cuestión. Esto contrasta con las PCB anteriores, donde el tamaño de la placa a menudo dictaba los requisitos de tamaño del dispositivo envolvente.

La historia de los PCB

Durante el último medio siglo, los componentes tecnológicos de los PCB se han cuantificado a niveles micro. Durante la década de 1960, la PCB de una calculadora típica constaba de aproximadamente 30 transistores. Hoy en día, la placa de circuito impreso de una computadora promedio presenta millones de transistores dentro de un solo chip en la placa base. Estos desarrollos han hecho posible cargar niveles cada vez mayores de funcionalidad en dispositivos cada vez más pequeños. Además, componentes como condensadores y resistencias también se han reducido a fracciones de sus tamaños anteriores.

Las capacidades de avance que ofrecen las PCB modernas han aclimatado a los usuarios a activaciones en fracciones de segundo en cada aviso concebible. Con toda probabilidad, un usuario actual de una PC o dispositivo móvil se pondrá nervioso ante un simple retraso de cinco segundos en una función determinada. Quizás el signo más revelador de la evolución de las PCB se encuentra en los videojuegos, que han progresado desde los sencillos sistemas Pong de la década de 1970 hasta los escenarios fotorrealistas que permiten a los jugadores luchar y competir a través de las consolas de juegos actuales.

Podemos rastrear la historia de las placas de circuito impreso desde mucho antes de que existieran en el diseño. Las ruedas se pusieron en movimiento en el momento en que Benjamin Franklin voló una cometa hacia una tormenta eléctrica y descubrió la cualidad eléctrica de los rayos.

1850-1900

Un sello distintivo de la segunda mitad del siglo XIX fueron los avances tecnológicos a pasos agigantados. En las décadas que siguieron a la Guerra Civil, las ciudades de la costa este y del medio oeste se equiparon con energía eléctrica, lo que desplazó el uso de combustible para calefacción y carbón. A medida que se extendió la electricidad, los suburbios y las áreas rurales también se conectaron a la red eléctrica recién formada. Mientras tanto, el petróleo casi perdió su propósito hasta que los automóviles hicieron necesaria la gasolina a principios de siglo.

La expansión de la energía eléctrica presagió la introducción de teléfonos, bombillas y cámaras de consumo, todos los cuales llegaron al mercado durante el último cuarto del siglo XIX. Aunque el PCB en sí mismo no existió dentro de este período de tiempo, los cimientos tecnológicos para su eventual desarrollo se arraigaron casi exclusivamente a fines del siglo XIX.

1900-1950

En 1903, el inventor alemán Albert Hanson presentó la primera patente para un dispositivo similar a una placa de circuito impreso. El dispositivo era un conductor plano para una placa aislante multicapa. Sin embargo, los dispositivos de este tipo no verían un uso generalizado en las tecnologías emergentes de principios del siglo XX, un período que vio la introducción de radios, fonógrafos, lavadoras, secadoras y aspiradoras.

Así como el exceso ingenuo de la Edad Dorada se hundió con el Titanic y los horrores de la Gran Guerra humillaron los sentimientos nacionalistas, el mayor triunfo del hombre sobre la naturaleza fue el desarrollo de los aviones. En medio del experimento fallido de la Prohibición, los estadounidenses estaban más ansiosos por alejarse de las máquinas y dirigirse al bar clandestino más cercano para pasar noches empapadas de ginebra bajo las luces de decoración Deco.

La Gran Depresión, provocada por la caída de la bolsa de valores de octubre de 1929, supuso otro revés para la evolución de los PCB. El evento puso fin a la frivolidad de la Era del Jazz y marcó el comienzo de un período de cadenas de presos, colas para el pan y viviendas abarrotadas donde las familias carecían de dinero para gastar en artículos de lujo.

La primera adaptación significativa de la tecnología similar a los PCB se produjo después del ataque a Pearl Harbor en diciembre de 1941 que sorprendió a Estados Unidos. Los servicios de inteligencia militar creían que podrían haber evitado este ataque si el Departamento de Estado hubiera estado mejor equipado para comunicarse con la base militar de Honolulu, donde había indicios de peligro inminente desde hacía algún tiempo.

Cuando la nación se vio envuelta en la Segunda Guerra Mundial, las fuerzas militares de EE. UU. se encontraron con un dispositivo británico conocido como fusible de proximidad, que equipaba proyectiles de artillería con la capacidad de alcanzar objetivos precisos en vastas extensiones de tierra y mar.

El ejército de los EE. UU. finalmente abrazó y adoptó el concepto detrás del fusible de proximidad, mejorando el diseño y haciéndolo adecuado para la producción en masa. Casi al mismo tiempo, el inventor austriaco con sede en el Reino Unido, Paul Eisler, avanzó en el concepto de PCB con un dispositivo que usaba una lámina de cobre sobre una base de vidrio no conductor. El diseño presagiaría el aislamiento de cobre superior/inferior moderno en las PCB. El inventor también introdujo una radio equipada con PCB en 1943 que luego resultaría útil en operaciones militares.

1950-2000

Con el final de la Segunda Guerra Mundial, llegó el regreso a la vida doméstica cuando los militares estadounidenses regresaron de Europa y el Lejano Oriente. Frank Sinatra anotó éxito tras éxito, los bobby soxers cambiaron el maquillaje de las piernas por medias de nailon reales y las familias se entusiasmaron con nuevos inventos como el disco de 33 rpm y el televisor. El final de la Gran Depresión marcó el comienzo del ascenso de la clase media, lo que estimuló el desarrollo suburbano en las afueras de las ciudades y en todo el centro de Estados Unidos.

El primer uso significativo de PCB en la posguerra se produjo en 1947 con el transistor Bell Labs. A medida que aumentaron las tensiones de la Guerra Fría entre los Estados Unidos y la Unión Soviética durante la década de 1950, cada lado tuvo que aumentar sus capacidades de comunicación para mantenerse al tanto de los desarrollos en el frente enemigo. Así como Elvis Presley apareció por primera vez en las pantallas de televisión sacudiendo la pelvis al ritmo de "Heartbreak Hotel", el ejército de los EE. UU. patentó el "Procesamiento de ensamblaje de circuitos eléctricos" en 1956.

Por primera vez, la capacidad de mantener la electricidad y comunicarse entre los componentes de trazas de cobre se había hecho realidad. La carrera ahora estaba en marcha para ser el primero en ir al espacio, que los soviéticos ganaron en varios frentes al enviar el primer satélite, el Sputnik, en 1957. Siguieron este logro con el primer lanzamiento no tripulado a la luna y el primero tripulado. órbita de la Tierra en 1959 y 1961, respectivamente.

En 1963, justo cuando EE. UU. aumentaba sus propias hazañas espaciales y los boomers de luto por JFK se preparaban para los Beatles y la subsiguiente invasión británica, ocurrieron dos desarrollos en la tecnología de PCB. Uno involucró una tecnología de orificio pasante enchapado, una patente de Hazeltine Corp. que hizo posible espaciar los componentes en el mismo PCB sin riesgo de conflicto. La segunda innovación en este momento fue el desarrollo de la tecnología de montaje superficial, cortesía de IBM. Ambas innovaciones fueron componentes esenciales de los propulsores de cohetes Saturno.

A medida que la década de 1960 Technicolor dio paso a la década de 1970 alimentada con coque, el ingeniero de Texas Instruments, Jack Kilby, presentó el primer microprocesador. Kilby desarrolló el circuito integrado, que vio una rápida adopción en el ensamblaje de productos electrónicos. En ese momento, los PCB se habían convertido en algo de rigor en la tecnología informática. Durante la segunda mitad de la década, las primeras computadoras domésticas llegaron al mercado, comenzando con MITS Altair 8800 e IMSAI 8080 en 1975, seguidas por Apple 1 en abril de 1976.

Aunque innovadora para su época, la tecnología de 8 pistas, Super 8, analógica de la década de 1970 fue superada rápidamente por los avances de alta tecnología de la década de 1980 digital con sonido envolvente y cristalino. A medida que Michael Jackson llevó a la generación X a la era del video, la década vio aparecer dispositivos basados ​​en PCB en las salas de estar y en los bolsillos de los estadounidenses comunes. Gadgets como grabadoras VHS, reproductores de discos compactos, Walkmans, teléfonos inalámbricos y consolas de juegos transmiten señales a través de PCB. Las computadoras personales y el software EDA también hicieron avances durante este tiempo.

Independientemente de lo que haya faltado en la década de 1990 con respecto a la identidad cultural, fue un momento de auge para la tecnología de PCB. Los años 90 fue la década en la que los dispositivos se hicieron más pequeños gracias a los desarrollos en el diseño de PCB que permitieron más puertas en chips individuales. A medida que más hogares se conectaban a Internet, primero a través de servicios de acceso telefónico y luego, cerca del final de la década, a través de líneas de cable y DSL, la computadora personal se convirtió en un accesorio doméstico.

Las computadoras ya no eran las máquinas grandes y complicadas que desencadenaban explosiones nucleares al presionar el botón equivocado; ahora eran dispositivos compactos, accesibles e interactivos que ponían un mundo lleno de información al alcance de todos. Los PCB también fueron un componente importante de los teléfonos celulares, que rápidamente superaron al teléfono inalámbrico con antena para convertirse en un símbolo de estatus común a mediados de los 90.

En medio de los rápidos avances tecnológicos y la miniaturización surgió una mayor necesidad de diseñar PCB teniendo en cuenta el potencial de modificación. Mientras que era posible modificar las PCB anteriores con un simple recableado, las placas más nuevas tenían partes más pequeñas que eran físicamente más difíciles de alterar, y mucho menos de soldar. En consecuencia, el diseño de PCB se convirtió en un proceso más dedicado.

2000 y más allá

El siglo XXI ha sido testigo de las innovaciones de los últimos 50 años integradas y compactadas en unidades únicas y livianas que las personas pueden llevar a cualquier lugar. Mientras que antes necesitaba un dispositivo separado para cada función (un teléfono para llamadas, una calculadora para matemáticas, un estéreo para música, un televisor para películas y programas, una PC para acceso a Internet, una cámara para fotos, etc.), ahora puede realice todas las funciones y consuma cualquier tipo de medio en una computadora portátil, tableta o teléfono inteligente conectado a un dispositivo móvil.

Uno solo puede adivinar lo que podría deparar el futuro para los PCB y la tecnología que dan vida. A medida que se difunde la conversación sobre hogares inteligentes, vehículos sin conductor e inteligencia artificial, los PCB de varias dimensiones probablemente serán componentes de las perillas y manijas automáticas en edificios y automóviles computarizados. Del mismo modo, los PCB eventualmente podrían insertarse debajo de las partes móviles de tecnologías anticipadas como robots militares y de trabajo conjunto.

Placas de circuito impreso de calidad de Millennium Circuits Limited

Desde el desarrollo de la electrónica y la tecnología computarizada, las placas de circuito impreso han contenido el circuito interno que permite que dichos dispositivos se activen y funcionen. Sin las placas de circuito impreso, la tecnología de la posguerra nunca podría haberse acercado a su estado actual de capacidad y sofisticación de alta tecnología. A medida que el máximo potencial de los dispositivos informáticos se acerca a su punto máximo, el público espera un futuro de drones de reparto, automóviles autónomos, mano de obra robótica y electrodomésticos inteligentes.

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