Május első vasárnapján szeretettel köszöntjük a NYÁK-gyártókat, a tervezőket és készítőket. És néha saját magunkat is. A családi programokból kis időt lecsípve a lelkesebb elektronikával foglakozók – a kellemest a hasznossal ünnepelve – ismét kézbe vehetik a forrasztópákát….
De honnan is van az a lapocska amit nap-mint-nap használunk?
NYÁK története
Az első áramköröket a 19. század közepén, az 1850-es években készítették. Ezek még igen egyszerű szerkezetek voltak. Fa házba vagy lemezre rögzítették az áramköri elemeket, amelyeket fémszalagokkal vagy rudakkal kapcsoltak össze. A ház biztosította a mechanikus rögzítést, míg a fémszalagok a villamos kapcsolatot. Idővel a szalagokat és rudakat felváltották a kábelek, amelyeket csavarokkal rögzítettek az alkatrészekre. A fa házak helyett pedig fém szekrényeket kezdtek el alkalmazni. Technológiai korlátok miatt ezek még igen nagy áramkörök voltak. Legfőbb alkalmazási területük a távíró-, a telefon- és a rádiótechnika volt.
A bonyolultság és funkcionalitás növekedése ill. a telefonok és a rádiók széles körű elterjedése a 20. század elején újabb igényeket vetett fel: méretcsökkentés, automatizált tömegtermelés. Fontos mérföldkő volt Albert Parker Hanson szabadalma, amelyet 1903-ban nyújtott be. Szabadalmában kidolgozta a többrétegű áramkör koncepcióját, rájött arra is, hogy a vezető sávok minél sűrűbb elhelyezése a hordozó rétegen rendkívül fontos. Gyakorlati megvalósításában paraffinnal átitatott papírra ragasztotta fel a rézből készült vezetőket. Ezeket az ősi áramköröket telefonközpontokba szánta, mert meg akarta oldani a telefonvonalak kézi kapcsolgatásának a problémáját. Fontos megjegyezni, hogy ezek a lapok alkatrészeket még nem tartalmaztak.
Kialakítás szempontjából elődjének tekinthető a forrszemes szerelés, ahol a szigetelő lapon fúrt lyukakba forrasztható (réz) csőszegecseket ütöttek, és ezekbe a furatokba ültették az alkatrészeket. A huzalozás ugyanúgy a hátoldalon történt, igaz szigetelt vezetékekkel, így itt a keresztezések is lehetségesek voltak. Az amerikai Charles Ducas szabadalmaztatta 1925-ben az első olyan módszert, amivel szigetelt felületre vezető csíkokat lehetett felvinni. Módszerében a vezető anyagot (réz, ezüst vagy arany) maszk segítségével nyomtatással vitte fel a hordozó rétegre, majd galvanizálással rögzítette. Ebben a szabadalomban szerepelt először a nyomtatott áramkör kifejezés.
A második világháború alatt titkos kutatások során fejlesztették ki a kerámia hordozókat és az ezekre felvitt áramköröket. A kerámia hordozóra tintát vittek fel, amelyet előzőleg fém hozzáadásával vezetővé tettek. Ezeket ma hibrid áramköröknek nevezzük. A háború után a felvitel technológiáját szabványosították. A több tucat lehetséges módszerből végül hatot hagytak meg, melyből a vákuumos üledékesítést még ma is használják.
Paul Eisler 1943-ban szabadalmaztatta módszerét, amellyel lehetővé vált vezető sávok kialakítása üvegszálas erősítésű nem-vezető alapanyagra felvitt rézfólián. Emiatt sokan a nyomtatott áramkör atyjának is tartják. A módszer széleskörű elterjedésére a tranzisztor feltalálásáig kellett várni. Az addig használt elektroncsövek és más alkatrészek ugyanis annyira nagyok voltak, hogy az addig széles körben alkalmazott csavaros kötések megfelelőek voltak. A tranzisztor megjelenése azonban lehetővé tette az áramkörök funkcióinak növelését a méretek drasztikus csökkentése mellett. Az alkatrészek méretének csökkenése arra késztette a gyártókat, hogy az elektromos készülékek méretét csökkentsék. Ezután kezdték el széles körben bevezetni és használni a nyomtatott áramköröket. Ezek az áramkörök még egyrétegűek voltak.
A többrétegű áramköröket és a rétegeket villamosan összekötő furatokat 1961-ben vezették be. Hatására a villamos vezető nyomvonalak egészen közel kerültek egymáshoz és az alkatrészek sűrűsége is megnőtt, új korszakot nyitva az áramkör tervezésben. Az integrált áramkörök megjelenése tovább csökkentette a méreteket. A méretek csökkentése és egyben a funkcionalitás növekedése jellemezte trend napjainkig tart.
A wire-wrap technika népszerű volt a 60-as és 70-es években. A wire-wrap technikával készült berendezésekben nem használnak nyomtatott áramköröket. A huzalozás készülhet kézi munkával vagy gépi vezérléssel is. Az ilyen áramkörök megbízhatóbbak, mint a nyomtatott áramkörös konstrukciók: jobban ellenállnak a mechanikai hatásoknak, a vibrációnak.
Felhasznált források
- Nyomtatott áramkör (Wikipedia) – HU
- Printed circuit board (Wikipedia) – EN
- Wire-wrap technika (Wikipedia)
- Nyomtatott Áramköri Lapok – részjegyzet/áttekintés (Óbudai egyetem)
- Rejtett szívek és térképek az áramkör mélyén (Arduino Uno R4) [TavIR]
Kapcsolódó cikkek:
– A NYÁK napja: apró rézösvények a zöld mezőn
– Elektronika a művészetben
– UNO, tükesor és alappanel (meg a távtartó)
