Kodėl elektroninės schemos dažniausiai yra žalios spalvos?

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: