História das inovações de PCB e seu impacto

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As placas de circuito impresso são os componentes internos que transmitem sinais elétricos por meio de dispositivos eletrônicos. Toda vez que você liga um computador ou pressiona um botão em um smartphone, alarme de rádio ou componente estéreo, você está interagindo com uma placa de circuito impresso, que fica dentro dos gabinetes de todos esses dispositivos. Se a eletricidade é a alma da eletrônica, as placas de circuito impresso são os órgãos internos vitais.

No mundo altamente dependente de dispositivos de hoje, a maioria das pessoas desconhece os circuitos complexos contidos em cada smartphone ou MP3 player portátil. Sem placas de circuito impresso, a tecnologia moderna nunca teria se tornado possível.

O que são placas de circuito impresso?

Uma placa de circuito impresso (PCB) é um dispositivo de substrato que apresenta componentes elétricos. Os PCBs vêm em variedades de camada única, dupla e multicamada com camadas de cobre correspondentes. Os PCBs de densidade mais alta consistem em várias camadas. Estes contêm orifícios chapeados que conectam condutores em diferentes camadas. Em PCBs mais elaborados, o substrato geralmente será revestido com capacitores, resistores e outros componentes. As camadas da maioria dos PCBs firmes geralmente consistem em um substrato feito de epóxi de vidro FR-4.

PCBs são parte integrante de praticamente todos os dispositivos eletrônicos, exceto os produtos mais simples. O projeto de uma PCB envolve detalhes intrincados do circuito, mas a montagem e a produção de PCBs podem ser implementadas de maneira uniforme. Como os PCBs consistem em componentes montados e cabeados com uma única peça, a produção em massa de PCBs é um processo simples, relativamente barato e geralmente livre de erros, especialmente quando comparado a outras opções de fiação, como ponto a ponto e enrolamento de fio.

O acrônimo PCB se aplica tanto a placas nuas quanto a placas montadas. Se uma placa possui conexões de cobre, mas não possui partes embutidas, o nome mais apropriado seria placa de fiação impressa, apesar da eliminação virtual desse termo da linguagem tecnológica. Outros termos mais comuns incluem montagem de placa de circuito impresso e montagem de circuito impresso, que é uma PCB com peças eletrônicas.

Onde as placas de circuito impresso são usadas?

As placas de circuito impresso são essenciais em uma vasta gama de dispositivos eletrônicos e componentes de computador. Os PCBs em sua forma moderna existem desde a década de 1960, quando eram componentes de calculadoras, caixas registradoras e outros dispositivos simples com circuitos elétricos.

Na década de 1970, os PCBs começaram a aparecer em relógios digitais e alguns dos primeiros videogames e computadores pessoais do mundo. Na década de 1980, os PCBs estavam em rádios de alarme, gravadores de videocassetes, consoles de jogos Atari, leitores de CD e laserdisc e telefones sem fio. Durante a década de 1990, um PCB cada vez mais avançado e miniaturizado foi responsável pela disseminação de computadores de mesa e dispositivos periféricos como scanners e impressoras entre os americanos comuns.

A rápida evolução dos dispositivos computadorizados desde o final da década de 1990 levou a PCBs cada vez menores com maior capacidade do que as placas das décadas anteriores. Os smartphones, por exemplo, ficaram mais compactos, mas resistentes a danos. Um desenvolvimento semelhante ocorreu ao longo de cerca de 12 anos com os MP3 players portáteis, que avançaram dos pesados ​​e desajeitados players Archos do início dos anos 2000 para os modelos elegantes e leves do iPod Nano, preferidos pelos ouvintes de hoje em movimento.

O desenvolvimento de componentes de chip com maior versatilidade facilitou a miniaturização dos dispositivos. Com matrizes de micro esferas e placas mais curtas, as empresas agora podem fabricar pequenos dispositivos computadorizados, sabendo que os PCBs são suficientemente compactos para caber no gabinete à mão. Isso contrasta com os PCBs anteriores, onde o tamanho da placa geralmente ditava os requisitos de tamanho do dispositivo de fechamento.

A história dos PCBs

Ao longo do último meio século, os componentes tecnológicos dos PCBs foram quantificados em níveis micro. Durante a década de 1960, o PCB em uma calculadora típica consistia em aproximadamente 30 transistores. Hoje, o PCB em um computador médio possui milhões de transistores em um único chip na placa-mãe. Esses desenvolvimentos tornaram possível carregar níveis crescentes de funcionalidade em dispositivos cada vez menores. Além disso, componentes como capacitores e resistores também encolheram para frações de seus tamanhos anteriores.

Os recursos avançados que os PCBs modernos oferecem acostumaram os usuários a ativações em frações de segundo em todos os prompts concebíveis. Com toda a probabilidade, um usuário atual de um PC ou dispositivo móvel ficará nervoso com um atraso de apenas cinco segundos em uma determinada função. Talvez o sinal mais revelador da evolução do PCB esteja nos videogames, que progrediram dos simples sistemas Pong da década de 1970 para os cenários fotorrealistas que permitem aos jogadores lutar e competir nos consoles de jogos atuais.

Podemos traçar a história das placas de circuito impresso desde muito antes de existirem no design. As rodas estavam em movimento no momento em que Benjamin Franklin voou uma pipa em uma tempestade e descobriu a qualidade elétrica do relâmpago.

1850-1900

Uma marca registrada da segunda metade do século 19 foram os avanços tecnológicos aos trancos e barrancos. Nas décadas que se seguiram à Guerra Civil, as cidades ao longo da Costa Leste e do Centro-Oeste foram equipadas com energia elétrica, o que substituiu o uso de óleo de aquecimento e carvão. À medida que a eletricidade se espalhou, os subúrbios e as áreas rurais também foram conectados à rede elétrica recém-formada. Enquanto isso, o petróleo quase perdeu seu propósito até que os automóveis tornaram a gasolina necessária na virada do século.

A disseminação da energia elétrica prenunciou a introdução de telefones, lâmpadas e câmeras de consumo, que chegaram ao mercado durante o último trimestre de 1800. Embora o PCB em si não existisse nesse período, as bases tecnológicas para seu eventual desenvolvimento estavam quase exclusivamente enraizadas no final do século XIX.

1900-1950

Em 1903, o inventor alemão Albert Hanson registrou a primeira patente de um dispositivo tipo PCB. O dispositivo era um condutor plano para uma placa isolante multicamada. No entanto, dispositivos desse tipo não teriam uso generalizado nas tecnologias emergentes do início do século 20, período que viu a introdução de rádios, fonógrafos, máquinas de lavar, secadoras e aspiradores.

Assim como o excesso ingênuo da Era Dourada afundou com o Titanic e os horrores da Grande Guerra humilharam os sentimentos nacionalistas, o maior triunfo do homem sobre a natureza foi o desenvolvimento de aeronaves. Em meio ao experimento fracassado da Lei Seca, os americanos estavam mais ansiosos para fugir das máquinas e dirigir-se ao bar clandestino mais próximo para noites encharcadas de gim sob luzes Deco-decor.

A Grande Depressão, desencadeada pelo crash da bolsa de outubro de 1929, foi mais um revés na evolução do PCB. O evento pôs fim à frivolidade da Era do Jazz e inaugurou um período de gangues de correntes, filas de pão e cortiços apertados onde as famílias não tinham dinheiro para gastar em itens de luxo.

A primeira adaptação significativa da tecnologia do tipo PCB ocorreu após o ataque a Pearl Harbor em dezembro de 1941, que surpreendeu a América. A inteligência militar acreditava que poderia ter evitado esse ataque se o Departamento de Estado estivesse melhor equipado para se comunicar com a base militar de Honolulu, onde indícios de perigo iminente surgiram há algum tempo.

À medida que a nação se envolveu na Segunda Guerra Mundial, as forças militares dos EUA encontraram um dispositivo britânico conhecido como fusível de proximidade, que equipava projéteis de artilharia com a capacidade de atingir alvos precisos em vastas extensões de terra e mar.

Os militares dos EUA finalmente abraçaram e adotaram o conceito por trás do fusível de proximidade, aprimorando o design e tornando-o adequado para produção em massa. Na mesma época, o inventor austríaco Paul Eisler, com sede no Reino Unido, avançou o conceito de PCB com um dispositivo que usava folha de cobre em uma base de vidro não condutora. O design prenuncia o isolamento de cobre superior/inferior moderno em PCBs. O inventor também introduziu um rádio equipado com PCB em 1943 que mais tarde seria útil em operações militares.

1950-2000

Com o fim da Segunda Guerra Mundial veio um retorno à domesticidade quando militares americanos voltaram da Europa e do Extremo Oriente. Frank Sinatra alcançou sucesso após sucesso, os bobby soxers trocaram a maquiagem das pernas por meias de náilon de verdade e as famílias se interessaram por novas invenções como o disco de 33 rpm e o aparelho de televisão. O fim da Grande Depressão inaugurou a ascensão da classe média, que estimulou o desenvolvimento suburbano nas periferias das cidades e em toda a América Central.

O primeiro uso significativo de PCBs no pós-guerra veio em 1947 com o transistor Bell Labs. À medida que as tensões da Guerra Fria aumentaram entre os Estados Unidos e a União Soviética durante a década de 1950, cada lado teve que aumentar suas capacidades de comunicação para ficar a par dos desenvolvimentos na frente inimiga. Assim como Elvis Presley atingiu as telas de TV balançando sua pélvis para “Heartbreak Hotel”, o Exército dos EUA patenteou o “Processamento de Montagem de Circuitos Elétricos” em 1956.

Pela primeira vez, a capacidade de manter a eletricidade e a comunicação entre os componentes do traço de cobre foi concretizada. A corrida estava agora para ser a primeira no espaço, que os soviéticos venceram em várias frentes ao enviar o primeiro satélite, o Sputnik, em 1957. Eles seguiram essa conquista com o primeiro lançamento não tripulado à Lua e o primeiro órbita da Terra em 1959 e 1961, respectivamente.

Em 1963 – assim como os EUA aumentaram suas próprias explorações espaciais e os boomers de luto por JFK se prepararam para os Beatles e a subsequente Invasão Britânica – dois desenvolvimentos ocorreram na tecnologia PCB. Um deles envolvia uma tecnologia de orifícios revestidos, uma patente da Hazeltine Corp. que tornava possível espaçar componentes no mesmo PCB sem risco de conflito. A segunda inovação desta época foi o desenvolvimento da tecnologia de montagem em superfície, cortesia da IBM. Ambas as inovações eram componentes essenciais dos propulsores de foguetes Saturn.

À medida que o Technicolor dos anos 1960 deu lugar aos anos 1970 movidos a coque, o engenheiro da Texas Instruments Jack Kilby apresentou o primeiro microprocessador. Kilby desenvolveu o circuito integrado, que teve rápida adoção na montagem de eletrônicos. A essa altura, os PCBs haviam se tornado obrigatórios na tecnologia de computadores. Durante a segunda metade da década, os primeiros computadores domésticos chegaram ao mercado, começando com o MITS Altair 8800 e IMSAI 8080 em 1975, seguido pelo Apple 1 em abril de 1976.

Embora inovadora para a época, a tecnologia do 8-track, Super 8, analógico dos anos 1970 foi rapidamente ultrapassada pelos avanços de alta tecnologia do som surround, cristalino, digital dos anos 1980. Enquanto Michael Jackson levava a geração X para a era do vídeo, a década viu dispositivos dependentes de PCB aparecerem nas salas de estar e nos bolsos dos americanos comuns. Gadgets como gravadores de VHS, tocadores de CD, Walkmans, telefones sem fio e consoles de jogos transmitem todos os sinais via PCBs. Computadores pessoais e software EDA também fizeram incursões durante esse período.

O que quer que tenha faltado na década de 1990 em relação à identidade cultural, foi uma época de expansão para a tecnologia PCB. Os anos 90 foram a década em que os dispositivos se tornaram menores graças aos desenvolvimentos no design de PCBs que permitiram mais portas em chips únicos. À medida que mais residências se conectavam à Internet – primeiro por meio de serviços discados e depois, perto do final da década, por meio de linhas a cabo e DSL – o computador pessoal tornou-se um acessório doméstico.

Os computadores não eram mais as máquinas grandes e complicadas que detonavam explosões nucleares ao apertar o botão errado – agora eram dispositivos compactos, acessíveis e interativos que traziam um mundo cheio de informações ao alcance de todos. Os PCBs também eram um componente significativo dos telefones celulares, que rapidamente superaram o telefone com antena sem fio para se tornar um símbolo de status comum em meados dos anos 90.

Em meio aos rápidos avanços tecnológicos e à miniaturização, surgiu uma necessidade crescente de projetar PCBs com potencial de modificação em mente. Enquanto era possível modificar PCBs anteriores com uma simples religação, as placas mais novas tinham peças menores que eram fisicamente mais difíceis de alterar, muito menos soldar. Consequentemente, o projeto de PCB tornou-se um processo mais dedicado.

2000 e além

O século 21 testemunhou as inovações dos últimos 50 anos integradas e compactadas em unidades únicas e leves que as pessoas podem carregar para qualquer lugar. Enquanto antes você precisava de um dispositivo separado para cada função — um telefone para chamadas, uma calculadora para matemática, um aparelho de som para música, uma televisão para filmes e programas, um PC para acesso à Internet, uma câmera para fotos etc. — agora você pode executar todas as funções e consumir qualquer tipo de mídia em um laptop, pad ou smartphone conectado ao celular.

Pode-se apenas adivinhar o que o futuro reserva para os PCBs e a tecnologia que eles trazem à vida. À medida que se espalha a conversa sobre casas inteligentes, veículos autônomos e inteligência artificial, PCBs de várias dimensões provavelmente serão componentes dos botões e maçanetas automáticas em prédios e carros computadorizados. Da mesma forma, os PCBs podem eventualmente ser inseridos sob as partes móveis de tecnologias antecipadas, como robôs militares e de trabalho colaborativo.

Placas de circuito impresso de qualidade da Millennium Circuits Limited

Desde o desenvolvimento da eletrônica e da tecnologia computadorizada, as placas de circuito impresso contêm o circuito interno que permite que tais dispositivos sejam ativados e funcionem. Sem placas de circuito impresso, a tecnologia do pós-guerra nunca poderia chegar nem perto de seu estado atual de capacidade e sofisticação de alta tecnologia. À medida que o potencial máximo dos dispositivos de computador se aproxima de seu platô, o público aguarda um futuro de drones de entrega, carros autônomos, trabalho robótico e aparelhos inteligentes.

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