La PCB (placa de circuito impreso) ya no nos resulta desconocida, ya que es un componente esencial de dispositivos electrónicos como teléfonos celulares, computadoras, radios y luces. Sin el desarrollo de la PCB, no habríamos podido disfrutar de la comodidad que ofrecen estos dispositivos electrónicos. Entonces, me surge una pregunta: ¿Cuál es la historia del desarrollo de la PCB? Bueno, analicémosla en este artículo.
Hitos en el proceso de desarrollo de la historia de las PCB
Podemos aprender el proceso de desarrollo de PCB dividiéndolo en varias etapas vitales que se enumeran a continuación:
Etapa de incipiente (década de 1900-1920):
En 1903, el famoso inventor alemán Albert Hanson solicitó una patente británica y fue pionero en el concepto de usar "cables" en los sistemas de central telefónica. La lámina metálica se usa para cortar los conductores de línea, luego se pega papel de parafina en la parte superior e inferior de los conductores y se colocan orificios pasantes en las intersecciones de las líneas para lograr la interconexión eléctrica entre las diferentes capas. Esto difiere de nuestro método moderno de fabricación de PCB, ya que la resina fenólica aún no se había inventado en ese momento y la tecnología de grabado químico aún no estaba desarrollada. El método inventado por Albert Hanson puede considerarse el prototipo de la fabricación moderna de PCB, que sentó las bases para el desarrollo posterior.
Etapa de desarrollo (década de 1920 a 1940):
En 1925, Charles Ducas, procedente de Estados Unidos, tuvo la idea innovadora de imprimir patrones de circuitos sobre un sustrato aislante, y luego aplicar el recubrimiento para fabricar conductores para cableado. En esa época surgió el término "PCB". Este método facilita la fabricación de aparatos eléctricos.
En 1936, el Dr. Paul Eisler, austriaco y conocido como "el padre de los circuitos impresos", publicó la tecnología de láminas de aluminio en el Reino Unido, desarrollando así la primera placa de circuito impreso para radio. El método que utilizó Eisler es muy similar al que utilizamos hoy en día para las placas de circuito impreso. Este método, llamado sustracción, permite eliminar las piezas metálicas innecesarias.
Alrededor de 1943, la invención técnica de Paul Eisler se utilizó a gran escala en Estados Unidos para fabricar espoletas de proximidad para la Segunda Guerra Mundial. Al mismo tiempo, esta tecnología se utiliza ampliamente en radios militares.
Punto de inflexión (1948):
El año 1948 marcó un punto de inflexión en el desarrollo histórico de las PCB, ya que Estados Unidos reconoció oficialmente la invención de la placa de circuito impreso (PCB) para uso comercial. Si bien en aquel entonces existían pocos equipos electrónicos que utilizaban PCB, esta decisión impulsó en gran medida su desarrollo y aplicación.
Etapa de florecimiento (década de 1950-1990):
Desde la década de 1950 hasta la década de 1990, la industria de PCB se formó y creció rápidamente, es decir, la etapa inicial de la industrialización de PCB, momento en el que PCB se convirtió en una industria.
En la década de 1950, se utilizan transistores en el mercado de la electrónica, lo que ayudó a reducir el tamaño de la electrónica de manera efectiva y hacer mucho más fácil la incorporación de PCB, además, se mejoró significativamente la confiabilidad electrónica.
En 1953, Motorola desarrolló una placa de doble cara con vías galvanizadas. Alrededor de 1955, Toshiba de Japón introdujo una tecnología para generar óxido de cobre sobre la superficie de la lámina de cobre, y surgió el laminado revestido de cobre (CCL). Gracias a estas dos tecnologías, se inventaron con éxito las placas de circuito impreso multicapa, que se han utilizado a gran escala.
En la década de 1960, las placas de circuitos impresos se utilizaron ampliamente en este momento, la tecnología de PCB era cada vez más avanzada y, gracias al uso amplio de placas de circuitos impresos de múltiples capas, la relación entre el área del cableado y el sustrato aumentó de manera eficiente.
En la década de 1970, se produce un rápido desarrollo de PCB multicapaAspiraban a mayor precisión y densidad, agujeros pequeños con líneas elegantes, alta fiabilidad, menor coste y producción automática. En aquella época, el diseño de PCB aún se realizaba manualmente. Los ingenieros de diseño de PCB utilizaban lápices de colores y reglas para dibujar circuitos sobre película de poliéster transparente. Para mejorar la eficiencia del dibujo, crearon varias plantillas de empaquetado y de circuitos para algunos dispositivos comunes.
En la década de 1980, la tecnología de montaje superficial(SMT) comenzó a reemplazar gradualmente la tecnología de montaje por orificio pasante y se convirtió en la norma en ese momento. También entró en la era digital.
Etapa madura (década de 1990-actualidad):
Con el desarrollo de dispositivos electrónicos como computadoras personales, CD, cámaras, consolas de videojuegos, etc., se han producido grandes cambios. Es necesario reducir el tamaño de las placas de circuito impreso (PCB) para que se adapten a estos pequeños dispositivos electrónicos.
El diseño computerizado logró la automatización de muchos pasos en el diseño de PCB y facilitó el diseño de componentes pequeños y ligeros. En cuanto a los proveedores de componentes, también necesitan mejorar sus dispositivos reduciendo su consumo eléctrico, pero al mismo tiempo deben considerar la reducción de costos.
En la década del 2000, las PCB se volvieron más complejas, incorporando más funciones y reduciendo su tamaño. En particular, los diseños de PCB multicapa y de circuito flexible hicieron que estos dispositivos electrónicos fueran mucho más prácticos y funcionales, con PCB de menor tamaño y menor costo.
A principios del siglo XXI, la aparición de los teléfonos inteligentes impulsó el desarrollo de la tecnología de PCB HDI. Si bien se conservaron las microvías perforadas por láser, las vías apiladas comenzaron a reemplazar las vías escalonadas y, combinadas con la tecnología de construcción de "cualquier capa", el ancho/espaciado de línea final de la placa HDI alcanzó los 21 μm.
Este método de capas arbitrarias aún se basa en un proceso sustractivo, y es cierto que, para productos electrónicos móviles, la mayoría de los HDI de gama alta aún utilizan esta tecnología. Sin embargo, en 2017, HDI entró en una nueva etapa de desarrollo, pasando de un proceso sustractivo a uno basado en el recubrimiento de patrones.
Principales tendencias que impactarían la industria de PCB
Hoy en día, existen varios tipos de placas de circuito impreso, incluidas PCB rígidoLas PCB rígido-flexibles, multicapa y HDI son ampliamente utilizadas en el mercado y han experimentado una evolución constante. Podemos confirmar que esta evolución continuará en el futuro, junto con las constantes mejoras en las necesidades de los usuarios.
Entonces, surge otra pregunta: ¿ha considerado alguna vez hacia qué tendencias evolucionará la PCB? Con las nuevas aplicaciones de productos electrónicos en el mercado de consumo, como dispositivos electrónicos portátiles, audífonos electrónicos, glucómetros, dispositivos inteligentes para vehículos eléctricos, la industria aeroespacial y otros sectores, las personas tienen mayores exigencias en cuanto al diseño, los materiales y la fabricación de PCB. A continuación, se presentan cinco tendencias principales que afectarán a la industria de PCB en el futuro:
Internet de las Cosas
El Internet de las Cosas (IoT) es una industria con un futuro brillante e ilimitado. Esta tecnología conecta todos los objetos a Internet, y cada uno puede comunicarse entre sí compartiendo datos. Esto hace que la vida de las personas sea más inteligente y cómoda. Normalmente, los dispositivos IoT deberían estar equipados con sensores y conectividad inalámbrica. Por lo tanto, es necesario desarrollar PCB para cumplir con estos requisitos.
Por ejemplo, los dispositivos IoT de tamaño pequeño, como las pulseras BLE u otros dispositivos portátiles, necesitan componentes más pequeños con la misma funcionalidad. Por lo tanto, en el caso de las PCB, deberían ser cada vez más pequeñas y, al mismo tiempo, incorporar componentes aún más complejos. Esto puede ser un desafío, pero también una oportunidad para los fabricantes de PCB si desean entrar en el mercado del IoT y obtener beneficios.
PCB flexible
En los últimos años, PCB flexibles Están ganando rápidamente cuota de mercado en el desarrollo de PCB. Veamos la siguiente imagen de https://www.www.grandviewresearch.com, que muestra el tamaño del mercado de placas de circuito impreso flexibles en Asia Pacífico entre 2015 y 2025. De ella se desprende que el mercado total crece continuamente; las industrias que utilizan PCB flexibles abarcan desde la electrónica y las telecomunicaciones hasta la aeroespacial y la automoción. La demanda de PCB flexibles seguirá creciendo considerablemente con el tiempo.
¿Por qué son tan populares las PCB flexibles? Aquí tienes algunas razones: por un lado, ahorran espacio al ser más pequeñas que otros tipos de PCB. Por otro lado, resisten entornos exigentes con mayor capacidad y fiabilidad.
PCB de interconexión de alta densidad (HDI)
Las ventajas de las PCB de interconexión de alta densidad (HDI) incluyen la fiabilidad y la alta velocidad de la señal, su reducido tamaño y su ligereza. Además, el ancho de pista en las PCB HDI es mucho menor y la densidad de cableado es mejor, lo que permite a los ingenieros integrar más funciones y potencia incluso en espacios reducidos. La necesidad de capas se reduce en las PCB HDI, lo que a su vez reduce el coste de producción. Con tantas excelentes características, PCB HDI se están convirtiendo en componentes vitales en muchos dispositivos y aplicaciones.
Actualmente, la gente prefiere usar dispositivos automáticos disponibles en todas partes, incluyendo, entre otros, aplicaciones aeroespaciales, herramientas de diagnóstico médico para comunicaciones militares y tecnología portátil. Mientras tanto, se necesitaban cada vez más piezas más pequeñas con señales más rápidas, por eso necesitamos las PCB de interconexión de alta densidad.
PCB de alta potencia
Las PCB de alta potencia son un tipo de PCB que puede gestionar voltajes superiores a 48 V. Son cada vez más delgadas y ligeras, con mayor eficiencia, mejor capacidad de absorción de calor y mayor durabilidad. Las PCB de alta potencia más recientes pueden soportar más calor gracias a una mejor disipación térmica. Gracias a un encapsulado de batería mejorado, este tipo de PCB puede funcionar durante mucho más tiempo.
El surgimiento de esta tendencia se debe a la creciente demanda de vehículos eléctricos, que requieren voltajes que a menudo alcanzan cientos de voltios. Además, cada vez más personas valoran el concepto de sostenibilidad, por lo que la necesidad de paneles solares, que requieren voltajes de 24 V o 28 V, está aumentando. En resumen, las PCB de alta potencia tienen una gama más amplia de aplicaciones, tanto hoy como en el futuro.
Soluciones comerciales listas para usar
Otra tendencia en la industria de PCB son las soluciones comerciales listas para usar, también conocidas como COTS, que incluyen módulos, componentes y placas de PCB. La ventaja de los componentes COTS es que están diseñados para una fácil instalación en sistemas existentes, lo cual resulta muy práctico. Su uso se considera capaz de hacer que los componentes sean más estándar y fiables. Por lo tanto, es probable que se pregunte en qué tipo de aplicaciones se utilizan los COTS. De hecho, la industria aeroespacial es un sector principal en el que se utilizan para reducir los costes de grandes proyectos, garantizar la calidad y la seguridad, y agilizar la finalización de los proyectos.
Conclusión
Al repasar el proceso de desarrollo, la industria de las PCB se actualiza y evoluciona constantemente. Las PCB desempeñan un papel importante en la actualidad, ya que la tecnología avanza constantemente. Independientemente de lo que estas tendencias nos traigan, hay algo que nunca cambiará: las PCB siempre serán necesarias.
Sin embargo, junto con la evolución y el desarrollo de la industria de las PCB, se produciría un impacto drástico tanto en el diseño como en la fabricación. Por lo tanto, si los fabricantes de placas de circuito impreso (PCB) quieren mantenerse competitivos, deben ser innovadores para mantenerse al día con las tendencias, lo que incluye la implementación de cambios en el ensamblaje, el diseño y la fabricación de PCB para satisfacer las crecientes necesidades de los usuarios.
MOKO, como diseñador y fabricante líder de PCB en China, cuenta con más de 16 años de experiencia en la industria de PCB y un equipo profesional de I+D. Nos mantenemos siempre al día con las últimas tendencias en la industria de PCB. ¿Tiene alguna pregunta sobre PCB? Contáctenos¡Sumerjámonos juntos en el mundo de PCB!
