Kodėl elektroninės schemos dažniausiai yra žalios spalvos? ()
Jei įvaizduotumėte žodžius „skaitmeninis“, „elektronika“ ar „kibernetinė erdvė“, tikėtina, kad vaizdai, kurie ką tik pasirodė jūsų galvoje, bus ryškiai žalios spalvos, kaip Neo, pirmą kartą pamatęs Matricą.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Iš tiesų, mūsų kolektyvinis skaitmeninių technologijų įvaizdis yra perdengtas žalios spalvos atspalviais – nuo programinės įrangos kodo eilučių iki spausdintų (ar elektronikos) schemų (printed circuit board) ir kitos aparatinės įrangos, kurioje veikia minėta programinė įranga.
Bet kodėl žalia? Kompiuterio kodo atveju atsakymas paprastas: ankstyvieji kompiuterių monitoriai buvo vienspalviai ekranai, pagrįsti cinko silikato fosforu, žinomu kaip P1, kuris šviečia ryškiai žaliai. Tokie ekranai greitai tapo ankstyvojo skaitmeninio amžiaus simboliu, o asociacija išliko iki šių dienų.
Tačiau kalbant apie spausdintines schemos, jų ikoniškos žalios spalvos priežastys yra daug sudėtingesnės, susijusios su chemijos, žmogaus regėjimo, karinių reikalavimų ir paprastos senosios pramonės inercijos deriniu.
Verta pažymėti, kad pačios schemos iš tikrųjų nėra žalios – bent jau ne iki galo. Spausdintos schemos paprastai gaminamos iš medžiagos, vadinamos fenoliniu popieriumi, sudaryto iš medienos pluoštų, sumaišytų su fenolio-formaldehido derva.
Šios medžiagos spalva paprastai svyruoja nuo šviesiai gelsvai žalios iki tamsiai rudos spalvos. Norint pagaminti schemą, plonas vario sluoksnis pirmiausia priklijuojamas prie fenolinio popieriaus pagrindo. Tada ant vario šilkografija atspausdinama rezistas su norimu elektrinių pėdsakų ir komponentų tvirtinimo taškų raštu, o plokštė panardinama į ėsdinimo tirpalą, pavyzdžiui, geležies chloridą. Šis tirpalas suėda visą rezisto neapsaugotą varį, palikdamas tik pėdsakų raštą.
|
Senesnėse ir mėgėjų gaminamose plokštėse elektroniniai komponentai tvirtinami per plokštę išgręžiant skylutes, per skylutes perleidžiant komponentų tvirtinimo kaiščius, o kaiščius prilituojant prie kitoje pusėje esančių varinių pėdsakų.
Tačiau modernesnėse plokštėse naudojami paviršinio montavimo būdai, kai komponentai yra lituojami tiesiai prie pėdsakų. Šis metodas yra greitesnis, taupesnis ir leidžia lengviau montuoti komponentus abiejose schemos pusėse.
Senesnių schemos gamybos procesas baigdavosi čia. Tačiau elektroniniams komponentams vis mažėjant, o grandinių modeliams tankėjant, iškilo nemažai problemų.
Pavyzdžiui, plonesni grandinės pėdsakai buvo linkę lengvai lūžti arba oksiduotis, o lituojant vis smulkesnius komponentų tvirtinimo kaiščius dažnai atsirasdavo nepageidaujamų litavimo pėdsakų ir trumpųjų jungimų.
Norėdami ištaisyti šias problemas, nuo 1970-ųjų pabaigos schemų gamintojai pradėjo jas dengti apsauginiu sluoksniu, vadinamu litavimo kauke (solder mask), ir būtent šis sluoksnis suteikia schemoms išskirtinę žalią spalvą.
Litavimo kaukės yra pagamintos iš pigmentuotos fenolio dervos ir, kaip ir rezistas schemų spausdinimo procese, uždedamos šilkografijos technika. Šis procesas padengia visą schemą, išskyrus komponentų tvirtinimo taškus, plonu dervos sluoksniu, kuris vėliau veikiamas ultravioletinių spindulių, kad sukietėtų. Tai apsaugo grandinės pėdsakus nuo pažeidimų ir korozijos ir sukuria mažas apskritas litavimo „užtvankas“ (solder mask dam), kurios neleidžia lydmetaliui tekėti iš vieno tvirtinimo taško į kitą.
Tačiau tai vis tiek neatsako į klausimą, kodėl schemos tradiciškai yra žalios spalvos. Juk plokštės gali būti – ir labai dažnai yra – spausdinamos įvairiausiomis spalvomis – nuo žalios iki raudonos, geltonos, baltos, juodos ir net violetinės.
Pavyzdžiui, „Apple“ produktų schemos paprastai yra juodos, o plėtojamų produktų schemos dažnai yra raudonos, tik tada, kai produktas pasiekia pilną gamybą, jos tampa žaliomis.
Panašiai daugelyje kompiuterių pagrindinė schema yra nudažyta žalia spalva, nurodant jos svarbą, o kitos plokštės yra koduojamos pagal funkcijas.
Vis dėlto populiariausia schemų spalva vis dar yra tamsiai žalia. Šio konkretaus pasirinkimo priežasčių yra daug, iš kurių pagrindinė yra susijusi su kokybės kontrole.
Pirmosiomis dienomis spaudintos schemos buvo tikrinamos tik akimis, todėl reikėjo spalvos, kuri padidintų kontrastą tarp plokštės ir grandinės pėdsakų ir sumažintų kontrolierių akių įtampą.
Ankstyvosiose litavimo kaukėse naudojama derva buvo tamsiai medaus rudos spalvos ir sudarė menką kontrastą su vario grandinės pėdsakais. Pridėjus raudonų pigmentų, buvo sukurta dar mažesnio kontrasto rūdžių spalva, o pridėjus mėlyną gaunama tamsesnė ruda.
Galiausiai gamintojai pasirinko mėlynos ir geltonos spalvos pigmentų derinį, taip išgaunant tamsiai žalią atspalvį, atitinkantį kontrasto ir akių įtampos kriterijus. Ši išvada atitinka faktą, kad žmogaus regėjimas yra jautriausias ir geriausiai atskiria žalios spalvos atspalvius. Pasak evoliucijos biologų, tai tikriausiai yra mūsų protėvių primatų evoliucinis palikimas, kurie turėjo sugebėti atskirti kelis žalios spalvos atspalvius, kad galėtų naršyti tankiuose miškuose ir džiunglėse.
Tęsinys kitame puslapyje:
Plačiai paplitęs žalios spalvos, kaip standartinės schemos spalvos, priėmimas buvo dar labiau nulemtas Jungtinių Valstijų kariuomenės reikalavimų Šaltojo karo metu.
1954 m. Nacionaliniame medžiagų ir pirkimų centre Cedar Bluffs mieste, Virdžinijoje, buvo atlikta daugybė bandymų, kuriais buvo nustatyta, kad baltas tekstas žaliame fone buvo įskaitomiausias spalvų derinys esant įvairioms apšvietimo sąlygoms.
Taigi, kai aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose elektronikos gamintojai pradėjo naudoti litavimo kaukes, kariuomenė pareikalavo, kad jos būtų nuspalvintos žaliai. Kadangi kariškiai dažnai buvo didžiausias šių įmonių klientas, žalia tapo standartu ir civilinėms schemoms.
Nors šiandien schemų žmogaus akys nebetikrina, baltos ir žalios spalvų derinys vis dėlto sukuria maksimalų optinį kontrastą šiuo metu naudojamoms elektroninėms tikrinimo sistemoms.
Yra ir kitų praktinių priežasčių, kodėl žalios schemos išliko pramonės standartas.
Pavyzdžiui, kitos spalvos, pvz., juoda ir mėlyna, gaunamos naudojant pigmentus, kurių sudėtyje yra anglies ir kobalto, kurie, būdami šiek tiek laidūs, gali sukelti srovės nuotėkį ir trumpąjį jungimą. Žalieji pigmentai, atvirkščiai, paprastai turi chloro ir bromo, kurie yra daug geresni izoliatoriai.
Dar svarbiau, kad žalia litavimo kaukė tiesiog veikia geriau nei kitos spalvos. Keista, tačiau tai beveik neturi nieko bendra su pačių žaliųjų pigmentų chemija.
Atvirkščiai, kai gamintojai siekė optimizuoti litavimo kaukių dervos veikimą, dauguma tyrimų ir plėtros buvo sutelkti į dažniausiai naudojamą formulę, kuri dėl anksčiau paminėtų priežasčių buvo žalia.
Taigi, nors žalia litavimo kaukė iš pradžių buvo sukurta dėl praktinių priežasčių, jos absoliutus dominavimas elektronikos pramonėje atsirado daugiau ar mažiau atsitiktinai.
Ir elektronikos pramonė turi mažai paskatų pakeisti šią žalią spalvą. Gamybos perorientavimas iš žalios į kitą spalvą reikalaujan daug pastangų – įrangos išjungimo, visų ankstesnės dervos spalvos pėdsakų pašalinimo ir naujos dervos įdėjimo procesą. Šis procesas, kartu su trumpu litavimo kaukių dervos galiojimo laiku, sukelia didelį gamybos vėlavimą, medžiagų švaistymą ir kitus logistikos galvos skausmus.
Taigi gamintojams yra efektyviau laikytis vienos standartinės spalvos ir pakeisti ją tik tada, kai tai būtina. Kadangi plokštės paprastai yra paslėptos gaminio korpuse, dauguma klientų į tai nekreipia dėmesio.
Vienintelis rimtas iššūkis žalių schemų dominavimui rinkoje yra susirūpinimas dėl toksiškumo aplinkai. Kaip minėta, žalias litavimo kaukės atspalvis gaunamas naudojant chloro ir bromo pigmentus, kurie degdami gali išskirti toksiškus dūmus.
Daugelis kompanijų siūlo kitų spalvų spausdintas schemas be chloro ir bromo (halogenų), kurios įvardijamos „draugiškomis aplinkai“. Tačiau tokie produktai išlieka tik maža rinkos dalimi; visur kitur vis dar karaliauja žalia spalva.
