I circuiti elettronici hanno componenti come resistori, condensatori, transistor e circuiti integrati collegati tra loro per realizzare prodotti semplici come un campanello o complessi come un computer.
I primi circuiti erano assemblati a mano, un metodo noioso che, in una forma, prevedeva il taglio, la rifilatura e la saldatura manuali di numerosi fili singoli sciolti. La produzione in questo modo era lenta e soggetta a errori. Inoltre, il posizionamento dei fili variava da tecnico a tecnico, causando difficoltà nel controllo del lavoro o nella correzione degli errori.
L'invenzione del circuito stampato, chiamato anche scheda PC o PCB, ha portato a più veloce, più facile assemblaggio elettronico e ha permesso la creazione di circuiti con centinaia di componenti – impossibile con lavoro manuale.
Il tipico PCB è costruito con una scheda in fibra di vetro epossidica e sostituisce i fili con "tracce" stampate fotograficamente e poi incise chimicamente su strati di rame. Il risultato è uno schema di linee conduttive saldamente legate alla scheda e che collegano le parti elettroniche proprio come fanno i fili.
Tipi di PCB
Molti tipi di PCB sono stati sviluppati per scopi diversi. Un giocattolo economico potrebbe usare a unilaterale circuito stampato perché i pochi componenti e il numero ridotto di tracce starebbero su un lato. Un circuito più grande potrebbe aver bisogno di a doppia faccia PCB, che richiede tracce su entrambi i lati per effettuare tutte le connessioni necessarie.
Anche i circuiti più complessi richiedono livelli aggiuntivi. UN quattro strati Il PCB ha due strati interni, solitamente per i collegamenti a terra e di alimentazione ai componenti, lasciando i due strati esterni per il cablaggio tra i componenti. In questo caso, gli strati interni sono ampi piani di rame per una distribuzione dell'alimentazione di alta qualità e una schermatura superiore contro il rumore: vantaggi PCB distinti rispetto alle schede cablate a mano.
I computer desktop e laptop hanno molti circuiti integrati con migliaia di connessioni tra loro. hanno bisogno di un multistrato circuito stampato, che può avere più di 40 strati e tracce sottili come un capello umano. Questo tipo di PCB consente a un circuito grande e complesso di occupare una piccola area.
Sebbene la maggior parte dei circuiti stampati sia realizzata in fibra di vetro epossidica, è possibile utilizzare invece altri materiali come carta fenolica o teflon per soddisfare i requisiti del prodotto. I PCB tipici sono rigidi, ma possono anche essere fabbricati con sottili fogli di plastica resistente alla temperatura che possono essere piegati per adattarsi a spazi piccoli o insoliti.
Progettazione e fabbricazione di un PCB
Gli ingegneri ora progettano PCB con i computer, che aiutano a creare e controllare la disposizione dei componenti e l'instradamento delle tracce tra di loro. Il progetto finito può quindi essere trasmesso digitalmente a un'azienda specializzata nella fabbricazione di schede.
Poiché possono essere prodotti in serie ad alta velocità, i circuiti stampati costano molto meno di una scheda equivalente cablata a mano. A differenza delle schede cablate a mano, le macchine possono installare rapidamente i componenti su un PCB e saldarli tutti in una volta.
Ulteriori vantaggi PCB
La tecnologia dei circuiti stampati, con connessioni ad alta densità e tracce sottili, consente l'utilizzo di dispositivi elettronici sempre più piccoli per prodotti sempre più compatti. Al suo estremo, i componenti passivi come i resistori sono appena più grandi dei granelli di sabbia; i circuiti integrati potrebbero avere un centinaio di connessioni racchiuse in uno spazio delle dimensioni di un'unghia.
Poiché i PCB prodotti in serie con lo stesso design sono identici, possono essere facilmente testati per diagnosticare e riparare i problemi. I PCB hanno tracce e componenti chiaramente definiti che sono etichettati sulla superficie della scheda, entrambi aiuti significativi per i tecnici dell'assistenza.
Fornendo una base stabile per i componenti ed eliminando la variabilità causata dal cablaggio manuale, i circuiti stampati hanno enormemente aumentato l'affidabilità dei prodotti elettronici.
Le parti non si muovono quando la scheda trema, il che è importante per i PCB in veicoli come automobili o veicoli spaziali. I componenti possono essere posizionati in modo da ridurre la captazione di interferenze elettroniche tra di loro o da fonti esterne. Il posizionamento coerente di componenti e tracce significa prestazioni coerenti, fondamentali per tutti i nostri complessi dispositivi moderni, dagli smartphone ai computer portatili.