Il circuito stampato è il cuore dell’apparato elettronico. Un PCB (Printed Circuit Board) è parte integrante di ogni prodotto dell’elettronica di oggi, e contribuisce in modo considerevole all’innovazione e al progresso tecnologico in vari settori. Abbiamo scelto di raccontare la storia del PCB, dai primi progetti nei primi del ‘900 ai più moderni e sofisticati PCB di oggi, per comprenderne il valore e capire quanto si sia evoluto il circuito stampato nel tempo.
Primi Sviluppi
Prima di arrivare ad avere i circuiti stampati che conosciamo oggi, i circuiti elettronici venivano cablati su uno chassis – un telaio o un pannello di lamiera su cui i componenti venivano attaccati tramite isolanti.
I circuiti erano grandi, pesanti, ingombranti e fragili e, oltre a ciò, la loro produzione era costosa e richiedeva molta manodopera.
All’inizio del XX secolo, gli ingegneri hanno iniziato a sperimentare la creazione di circuiti più efficienti e compatti, che hanno portato allo sviluppo dei metodi utilizzati nei moderni PCB.
Storia dei PCB – I primi concetti: Albert Hanson e Charles Ducas e l’impatto del crollo del mercato azionario
Nel 1903, un inventore tedesco di nome Albert Hanson contribuì allo sviluppo dei circuiti stampati grazie al suo lavoro con le prime breadboard, che possono essere considerate i precursori dei moderni circuiti stampati.
Il lavoro pionieristico di Albert nella tecnologia dei PCB è stato determinante per lo sviluppo dei moderni circuiti stampati. Ha introdotto la costruzione a fori passanti con conduttori su entrambi i lati, che assomiglia ai PCB a fori passanti placcati utilizzati oggi. Il suo impegno per l’innovazione portò alla creazione di circuiti prototipo che presentavano tracce conduttive su schede isolanti, gettando le basi per i progressi successivi della tecnologia dei PCB.
Nel 1927, Charles Ducas, un innovatore francese, ottenne un brevetto per una variante del circuito stampato. Utilizzando uno stencil impresse dei fili su una superficie isolata utilizzando inchiostro conduttivo, creando così un percorso elettronico. La sua creazione, nota come cablaggio stampato, è stata una prima iterazione che ha portato allo sviluppo delle odierne tecniche di elettrodeposizione.
Purtroppo, l’innovazione continua dei circuiti stampati subisce una battuta di arresto nel 1929 a causa del crollo del mercato azionario e della Grande Depressione. Un cambiamento comprensibile nelle priorità e nelle esigenze delle persone.
Paul Eisler e l’impatto della guerra
Solo dopo l’attacco a Pearl Harbor, durante la Seconda Guerra Mondiale, si tornò a prestare attenzione all’avanzamento della tecnologia dei circuiti stampati, facendo progredire così la storia dei PCB. Negli anni ’40, lo sviluppo dei circuiti stampati progredì a grandi passi grazie al lavoro dell’ingegnere austriaco Paul Eisler, a cui si attribuisce la creazione del primo circuito stampato funzionale intorno al 1941.
L’innovazione di Eisler prevedeva l’utilizzo di uno strato di rame aderente a una scheda isolante, creando percorsi conduttivi per i componenti elettronici. Nel 1943, Eisler presentò una radio dotata di un circuito stampato che in seguito si sarebbe rivelata fondamentale per le operazioni militari.
Dopo la Seconda Guerra Mondiale, i circuiti stampati suscitarono un interesse crescente a causa della maggiore richiesta di dispositivi elettronici più piccoli, leggeri e affidabili. Il loro potenziale commerciale divenne evidente, portando alla loro rapida integrazione in diverse applicazioni elettroniche.
Progressi e integrazione
Nell’ultima parte del XX secolo, i progressi nei processi di produzione, comprese le tecniche di incisione e saldatura, hanno portato a una maggiore complessità e miniaturizzazione dei PCB. Questi progressi si sono rivelati fondamentali quando l’attenzione globale, in particolare negli Stati Uniti, si è spostata verso l’esplorazione dello spazio. Il peso e l’efficienza energetica erano aspetti critici per i veicoli spaziali e il fatto di avere circuiti stampati leggeri ed efficienti rendeva l’esplorazione spaziale più fattibile.
L’avvento dell’era digitale ha visto un’esplosione di gadget come console di gioco, registratori VHS, computer e lettori di compact disc. Quest’epoca ha vissuto un boom tecnologico immenso, con l’elettronica che come costante della vita quotidiana. Mentre i dispositivi continuavano a ridursi di dimensioni (riflettendo la tendenza alla miniaturizzazione), la produzione manuale di PCB diventava sempre più complessa, portando a un aumento della domanda di PCB.
Con il passaggio a processi di produzione dedicati, l’importanza dei progetti dei PCB si è intensificata. Saldare o ricablare schede con componenti più piccoli è diventato un compito sempre più complicato, enfatizzando il ruolo critico di una progettazione precisa dei PCB nell’adattamento a queste tecnologie in evoluzione.
La storia moderna dei circuiti stampati: un mondo che cambia
I PCB di oggi sono estremamente sofisticati e integrano schede multistrato, componenti a montaggio superficiale e progettazione computerizzata (CAD) per facilitare la realizzazione di circuiti complessi. Tuttavia, non sono solo queste tecnologie specifiche a far progredire l’attuale panorama dei PCB. Sono piuttosto le tendenze tecnologiche in evoluzione e le relative applicazioni a guidare e aumentare il potenziale dei PCB.
Quali sono dunque le tendenze tecnologiche che influenzano il mondo dei PCB? Possono essere classificate in due segmenti principali: tendenze “incentrate sulle persone”, che si concentrano sul modo in cui la tecnologia ha un impatto su di noi, e tendenze “smart spaces”, che si concentrano sui progressi tecnici che riguardano gli ambienti di vita o di lavoro.
Alcune tendenze tecniche chiave che guidano lo sviluppo includono il 5G, l’Internet of Things (IoT), l’intelligenza artificiale (AI), il cosiddetto “potenziamento umano” (volto a potenziare le prestazioni fisiche e mentali degli esseri umani grazie alla tecnologia), l’iper-automazione e gli oggetti autonomi. Queste tendenze consentono la trasmissione, il trasferimento, la gestione e l’elaborazione di grandi volumi di dati in tempi brevi, riducendo al minimo i problemi di latenza – un aspetto cruciale dell’edge computing.
In concomitanza con queste tendenze, si prevede che la produzione di PCB progredisca, comprendendo aree quali lo sviluppo di schede multistrato con strati crescenti, schede flessibili e flex-rigide, strutture HDI intricate che utilizzano substrati IC per tracce piccolissime e gap di 20-30 μm, fori passanti di dimensioni ridotte, metodi di imaging diretto che stampano direttamente il pattern sul materiale, maggiore automazione dei processi di produzione e l’introduzione di nuove finiture superficiali, oltre a numerosi altri progressi.
Come si può vedere, la storia dei circuiti stampati è lunga e molte persone influenti, insieme alle crescenti esigenze tecnologiche, hanno giocato un ruolo nel suo sviluppo. Per un’azienda che fornisce circuiti stampati a clienti molto esigenti e che vede il valore della condivisione e dell’educazione nel mondo dei circuiti stampati, è importante capire come è nato il circuito verde e quali sono i suoi sviluppi futuri.
Regole di design per la progettazione di PCB
Parti con il piede giusto con le nostre PCB design guidelines. Per evitare errori in fase di progettazione, abbiamo creato le nostre Linee Guida per la progettazione di circuiti stampati per supportarti.