Un circuito stampato è un componente della maggior parte degli apparecchi elettrici e dei dispositivi elettronici che fondamentalmente funge da conduttore, aiutando le correnti ad arrivare dove devono andare e fare ciò che devono fare. Queste schede agiscono essenzialmente come mappe per il sistema di circuiti di un dispositivo. Hanno una serie di scanalature e fori attraverso i quali possono fluire le correnti e possono essere collegati altri elementi circuitali. La loro creazione richiede molta precisione e gli ingegneri di solito trascorrono molto tempo per assicurarsi che siano stati adeguatamente incisi e trattati. Una volta assemblata una scheda, alimenta e per molti aspetti dà vita al dispositivo in questione. I problemi con questa scheda spesso significano che il dispositivo perde operatività.
Concetto di base
La maggior parte dell’elettronica dipende da circuiti interni per delegare cose come il seguito elettrico e i problemi di alimentazione a vari componenti. La scienza e l’ingegneria alla base dei circuiti stampati possono essere alquanto complicate, ma in termini semplici il circuito è una sorta di “sede centrale” o “terminale” in cui tutto viene elaborato e ordinato. Se viste isolatamente, le tavole spesso sembrano sottili lastre di metallo contrassegnate da scanalature e incisioni lucide. La loro dimensione varia in base al dispositivo in questione, ma può essere piccola come un’unghia o grande come un’utilitaria a seconda del contesto.
montaggio
I circuiti stampati fungono da base e supporto meccanico per i componenti elettronici. In generale sono superfici non conduttive, ma sono popolate da percorsi conduttivi, tracce di segnale e componenti elettronici man mano che vengono assemblati per consentire il flusso di correnti elettriche. Una volta assemblata, la scheda viene solitamente definita assemblaggio di circuiti stampati (PCBA) o assemblaggio di circuiti stampati (PCA).
L’assemblaggio di circuiti stampati è uno dei diversi metodi per creare circuiti, insieme a circuiti avvolti in fili e circuiti punto-punto. Gli assiemi tendono a richiedere uno sforzo maggiore per il layout e un costo iniziale più elevato rispetto alle altre opzioni disponibili, ma sono più convenienti nel tempo e spesso offrono anche una maggiore affidabilità. Dopo aver preso in considerazione i costi iniziali associati alla progettazione del circuito, la produzione della scheda è spesso meno costosa e offre anche una produzione di volumi elevati più rapida rispetto ad altri metodi.
Componenti principali
I materiali utilizzati nella produzione di PCA possono variare a seconda di come verranno utilizzati. Tipicamente, gli strati conduttori sono costituiti da una sottile lamina di rame e gli strati isolanti dielettrici sono laminati insieme utilizzando resina epossidica. Spesso, la cosiddetta “scheda vuota” viene creata quando il substrato è completamente ricoperto su uno o entrambi i lati da uno strato di legante in rame. Successivamente viene applicata una maschera temporanea, che consente di rimuovere il rame indesiderato mediante incisione del motivo.
Metodi di incisione
Nella maggior parte dei casi, le scanalature e le rientranze tipiche della tavola devono essere specificamente premute o incise sulla superficie. La stampa fotografica e la serigrafia sono i metodi più comuni di incisione per scopi commerciali. La fotoincisione si basa su una fotomaschera e su un processo chimico per rimuovere il rame indesiderato. I processi di incisione in genere utilizzano persolfato di ammonio, cloruro ferrico o acido cloridrico per asportare strati di rame indesiderati. La stampa serigrafica si basa su inchiostri resistenti all’incisione, che proteggono la lamina di rame sottostante in modo che solo il rame indesiderato venga inciso. Un’altra opzione è la fresatura, che richiede una macchina speciale per rimuovere il rame.
In alcuni metodi di costruzione, le tracce vengono aggiunte anziché rimosse dal substrato. Questo in genere viene fatto attraverso la galvanica. Il metodo di produzione scelto per un circuito stampato varierà a seconda che la scheda sia un pezzo unico o debba essere riprodotta in grandi quantità.
Scegliere un isolante
Una delle parti più importanti dell’assemblaggio della scheda riguarda l’isolamento per proteggere la scheda dal surriscaldamento o dall’intasamento dei segnali. Sono disponibili diversi tipi di materiale dielettrico per questo scopo, incluso materiale epossidico composito (CEM) e materiale ignifugo (FR), e ciascuno fornisce un diverso valore di isolamento a seconda dei requisiti del circuito. Teflon, FR-1, FR-4, CEM-1 e CEM-3 sono alcuni esempi di dielettrici. I materiali comunemente usati nella costruzione di PCB includono carta di cotone fenolico (FR-2), carta di cotone con resina epossidica (FR-3 e CEM-1), vetro intrecciato con resina epossidica (FR-4) e vetro opaco con poliestere (FR-6) .