Una panoramica sui circuiti stampati

Questo articolo fornisce una panoramica sui circuiti stampati e comprende articoli sui materiali, sui concetti di progettazione e sui punti di test. Utilizzando una combinazione di esempi e casi di studio, il lettore può comprendere le basi della progettazione dei circuiti stampati e il processo di produzione. Fornisce inoltre importanti suggerimenti per lo sviluppo di PCB di alta qualità.

Schede a circuito stampato

Un circuito stampato è una scheda piatta composita con uno o più strati di rame. I componenti sono montati su queste piazzole e vi sono saldati. A seconda delle dimensioni e della complessità, i circuiti stampati possono avere uno, due o anche più strati di circuiti.

Prima che un circuito stampato possa essere assemblato, deve essere progettato e approvato. Questa fase è fondamentale perché gli errori nella progettazione di un circuito stampato possono causare ritardi nella consegna del prodotto. Dopo che il progetto è stato finalizzato, si procede alla fabbricazione del PCB. In genere contiene rame, un materiale dielettrico, una serigrafia e una maschera di saldatura.

I materiali

I PCB sono composti chimici con proprietà diverse. Una volta rilasciati nell'ambiente, non si decompongono facilmente, ma vi rimangono per lunghi periodi di tempo. In effetti, possono anche viaggiare a grande distanza, trovandosi spesso nella neve o nell'acqua di mare. Sebbene il loro uso diffuso li abbia resi un problema per molti, c'è ancora molto da imparare sui PCB e sui loro effetti.

Tra gli usi più comuni dei PCB vi sono i macchinari industriali ad alta potenza. Questi sistemi possono gestire tensioni e correnti elevate. Possono anche essere molto leggeri e adattarsi a spazi ristretti. Un altro utilizzo molto diffuso è quello delle soluzioni di illuminazione a LED. I LED possono essere posizionati direttamente su un PCB e il materiale può essere piegato.

Concetti di design

Il concetto di progettazione di una PCB è la base per la creazione del circuito stampato di un dispositivo elettronico. Definisce le funzioni, le caratteristiche, le interconnessioni e il posizionamento dei componenti elettronici. Determina inoltre le dimensioni approssimative, l'intervallo di temperatura e gli aspetti ambientali. Il concetto finale è lo schema del circuito, che fornisce tutte le informazioni necessarie per il corretto funzionamento di un dispositivo elettrico. Lo schema include i nomi dei componenti, i loro valori, i valori nominali e i numeri di parte del produttore.

La progettazione dei circuiti stampati è un processo complesso, che richiede una serie di elementi importanti. Il layout del circuito stampato è un elemento critico. Se non viene eseguito correttamente, può causare interferenze elettromagnetiche o conflitti tra i componenti. Ciò può limitare il funzionamento della scheda o causarne il fallimento. Inoltre, può comportare tempi e costi di produzione aggiuntivi.

Punti di prova

I punti di prova sono superfici conduttive sul PCB utilizzate per verificare la funzionalità del circuito prima di montarlo. Possono essere cerchi di rame pieni, piazzole forate, pin avvolti in cortocircuito o conduttori sfalsati collegati a un componente. In genere, i punti di prova sono contrassegnati da un valore di tensione e/o amperaggio, che può essere misurato con un voltmetro.

Un circuito stampato può avere alcuni punti di test, che sono fondamentalmente elementi stampati sulla scheda. In alcuni casi, il punto di test è una via che si collega a una traccia interna. Utilizzando un dispositivo di prova, il progettista di PCB può accedere a questi punti durante i test elettrici. Su questi punti si possono eseguire vari tipi di test elettrici, come il test di continuità, il test in-circuit o il test con sonda volante.

Accatastamento

La progettazione di stack-up PCC multistrato è un argomento complesso con un'enorme quantità di variazioni. Sebbene gli esempi di stack-up non siano destinati a soddisfare requisiti critici, possono fornire ai progettisti una panoramica utile e di facile comprensione del processo di costruzione dei PCB e garantire risultati coerenti.

Le proprietà dielettriche di un PCB dipendono dal tipo di materiale dielettrico utilizzato per la sua costruzione. I PCB più costosi contengono generalmente materiali dielettrici di alta qualità. Tuttavia, i PCB possono essere prodotti con materiali dielettrici a basso costo.

Fattore di forma

I progettisti di PCB potrebbero chiedersi: "Che cos'è il fattore di forma?". Il fattore di forma di un PCB si riferisce alle sue proprietà fisiche, tra cui le dimensioni del telaio della scheda, la configurazione interna della scheda, lo schema di montaggio e altro ancora. Esiste una varietà di fattori di forma diversi per le PCB, quindi è importante sapere come ciascuno di essi influisce sul progetto.

Ad esempio, le schede da 3,5 pollici non misurano 3,5 pollici, ma sono più grandi dell'unità che ospitano. Questo tipo di PCB è perfetto per i PC industriali che hanno problemi di spazio e utilizzano molto SWAP. Una scheda con questo fattore di forma può supportare fino a quattro interfacce diverse.