Che cosa è una scheda PCB?
Una scheda PCB è una scheda che fornisce una connessione elettrica per diversi componenti utilizzando fili e conduttori e offre anche supporto meccanico per componenti montati in superficie e inseriti in una presa.
Contiene sottili piste di rame, o tracce, incise in modo complesso nel materiale del substrato che fornisce isolamento, come fibra di vetro o resina epossidica composita. Le tracce di rame formano il cablaggio tra componenti sulla scheda PCBIl processo di produzione del PCB utilizza fotolitografia per stampare con precisione il circuito sulla scheda. Una volta realizzata la scheda PCB, i componenti elettronici possono essere saldati sui pad di rame per formare un circuito completo. La scheda PCB fornisce le connessioni tra questi componenti montati e li integra in un sistema elettronico funzionale.
Sebbene le schede PCB siano oggi presenti in quasi tutte le apparecchiature elettroniche, il termine si riferisce specificamente alla scheda nuda, senza componenti integrati. Quando i componenti vengono saldati su un circuito stampato, il prodotto risultante è più precisamente descritto come un assemblaggio di circuiti stampati (PCA) o assemblaggio di circuiti stampati (PCBA).
Tipi di scheda PCB
Scheda PCB monofacciale
Si riferisce a una scheda PCB realizzata con un substrato monostrato, in cui tutti i circuiti e i componenti sono montati su un solo lato. Schede PCB unilaterali sono caratterizzati da un design e un processo di fabbricazione semplici, elevata efficienza produttiva, bassi costi e un'ampia gamma di applicazioni.
Scheda PCB bifacciale
Fedele al suo nome, un PCB a doppia faccia Il termine "scheda" si riferisce alla scheda su cui sono montati i componenti elettronici su entrambi i lati del substrato. Esistono due metodi per assemblare i componenti: SMT (tecnologia a montaggio superficiale) e THT (tecnologia through-hole). Viene solitamente utilizzato per applicazioni che richiedono circuiti più complessi come l'illuminazione a LED, i distributori automatici, i controlli industriali e così via.
Scheda PCB multistrato
Scheda PCB multistratoSono costituiti da tre o più strati di circuiti stampati, a seconda dell'applicazione e delle esigenze. Questo tipo di PCB offre ai progettisti molta più flessibilità per layout complessi, motivo per cui li troverete in centrali elettriche come dispositivi medicali, sistemi di archiviazione dati, tecnologia GPS e altre applicazioni avanzate. La presenza di più strati conduttivi consente a componenti e tracce di incrociarsi senza cortocircuiti, consentendo progetti molto più densi. Quindi, quando avete bisogno di una scheda ad alte prestazioni per gestire esigenze elettriche elevate, i multistrato sono la soluzione ideale.
Scheda PCB rigida
I PCB rigidi sono comuni tipo di PCB, realizzati con un substrato in materiale resistente. La loro flessibilità e flessione sono notevolmente ridotte, garantendo una maggiore durata dei componenti elettronici utilizzati per i PCB rigidi. Inoltre, questo tipo di PCB produce un basso rumore elettronico, quindi l'utilizzo di PCB rigidi contribuisce a ridurre in una certa misura l'impatto ambientale. I PCB rigidi sono utilizzati principalmente in applicazioni come satelliti, automobili e aerospaziale, ecc.
Scheda PCB flessibile
A differenza dei PCB rigidi, circuiti stampati flessibili Sono realizzati con materiali che si piegano facilmente, ma tendono ad essere più costosi da produrre. I PCB flessibili offrono numerosi vantaggi, il più importante dei quali è la flessibilità. Possono essere ripiegati su bordi o angoli, mentre, grazie alla loro flessibilità, un singolo PCB flessibile può coprire aree che potrebbero richiedere più PCB rigidi. Inoltre, i PCB flessibili richiedono meno spazio di assemblaggio e sono adatti per applicazioni in cui peso e spazio sono importanti.
PCB rigido flessibile
Circuiti rigidi flessibili Combinano i vantaggi dei PCB rigidi e flessibili e sono realizzati collegando più strati di PCB flessibili a strati di PCB rigidi. Rispetto alle schede rigide o flessibili, le schede rigido-flessibili hanno meno componenti elettronici e non richiedono connettori, header e crimpature dei contatti, con conseguente riduzione delle dimensioni complessive del PCB e del peso del package. I PCB rigidi flessibili sono spesso presenti in dispositivi come telefoni cellulari, fotocamere digitali e pacemaker.
Scheda PCB con supporto in alluminio
PCB con supporto in alluminio Si riferisce ai PCB che utilizzano substrati in alluminio o rame, mentre la maggior parte dei PCB è generalmente realizzata in fibra di vetro. Presentano diversi vantaggi: in primo luogo, hanno una migliore efficienza termica, il che li rende la scelta perfetta per alcuni progetti con circuiti più complessi, poiché possono dissipare facilmente il calore dal circuito nel tempo anche dopo un funzionamento prolungato. In secondo luogo, una maggiore durata: i PCB in alluminio hanno una durata maggiore rispetto alla fibra di vetro. In terzo luogo, sono innocui per l'ambiente. I fogli di alluminio sono atossici, ecologici e facili da riciclare.
TLe applicazioni del PCB Board
Dispositivi medicali
Dai pacemaker alle piccole telecamere utilizzate nella chirurgia mininvasiva, fino alle grandi apparecchiature mediche come i dispositivi radiologici e gli scanner TAC, le schede PCB svolgono un ruolo importante. Ad esempio, i PCB flessibili e rigido-flessibili, di piccole dimensioni, leggeri e ad alta densità, possono essere utilizzati per produrre dispositivi medici più compatti e leggeri, e per alcuni dispositivi medici complessi, i PCB rigido-flessibili rappresentano una scelta particolarmente ideale.
Aeronautico
Con il progresso della tecnologia aerospaziale, anche la domanda di schede PCB utilizzate in aerei, satelliti, droni e altri sistemi avionici è in aumento. In queste applicazioni, vengono spesso utilizzati PCB di piccole dimensioni che supportano circuiti complessi. Tra questi, i più diffusi sono i PCB rigidi, flessibili e rigido-flessibili, utilizzati nei pannelli strumenti, nei sistemi di controllo di volo, di gestione del volo e di sicurezza. Il loro design compatto e leggero riduce il peso complessivo dell'apparecchiatura, con conseguente riduzione del consumo di carburante.
Elettronica di consumo
Le schede PCB sono presenti in dispositivi elettronici comunemente utilizzati in casa e in ufficio, come computer, smartphone, televisori, elettrodomestici, sistemi di intrattenimento e così via. Questi prodotti richiedono requisiti elevati per le schede PCB, tra cui affidabilità, peso e prestazioni di dissipazione del calore.
Equipaggiamento industriale
La maggior parte delle apparecchiature industriali odierne è controllata elettronicamente, con conseguente crescente domanda di schede PCB in tutto il settore. Apparecchiature come apparecchiature di produzione, strumenti di misurazione, apparecchiature di potenza e robot richiedono tutte schede PCB. Poiché le apparecchiature industriali operano solitamente in ambienti difficili, i PCB utilizzati in tali ambienti devono essere sufficientemente resistenti da resistere a sollecitazioni chimiche, urti, alte temperature e altri fattori avversi.
Illuminazione
Grazie alla loro elevata efficienza energetica e alla maggiore durata dei diodi a emissione luminosa, questi stanno diventando sempre più popolari in diversi mercati, il che porta al crescente utilizzo di schede PCB LED, in particolare di quelle con retro in alluminio, con una migliore dissipazione del calore rispetto ad altri tipi di schede PCB.
Militare e Difesa
Anche le apparecchiature militari e di difesa sono inseparabili dalle schede PCB, necessarie per veicoli, computer, apparecchiature di comunicazione e monitoraggio. I PCB utilizzati in questo campo devono essere estremamente resistenti e affidabili, in grado di resistere a temperature e condizioni meteorologiche estreme.
Come si realizza una scheda PCB?
- Fase 1 – Progettazione della scheda PCB
Prima della produzione, dobbiamo innanzitutto progettare il PCB in base ai requisiti del progetto. La progettazione viene solitamente completata utilizzando software come Altium Designer, OrCAD, Pads, ecc. Una volta completato il progetto, dobbiamo convertirlo nel formato Gerber, che include informazioni importanti come schemi di foratura, fori e simboli dei componenti.
- Passaggio 2: stampa del design
Utilizziamo una stampante speciale chiamata plotter per stampare il progetto del circuito stampato. Il plotter è caratterizzato da un'elevata precisione, in grado di mostrare dettagli e strati dei circuiti stampati, il che è molto utile ai produttori per la visualizzazione delle immagini dei circuiti stampati. La pellicola mostra due colori: inchiostro trasparente e inchiostro nero. Per gli strati interni, l'inchiostro trasparente rappresenta le aree non conduttive e l'inchiostro nero rappresenta le tracce e i circuiti in rame conduttivi. Mentre per gli strati esterni, il significato è opposto.
- Passaggio 3: rimuovere il rame
Per continuare la produzione del circuito stampato, è necessario rimuovere il rame in eccesso dagli strati interni utilizzando il solvente per rame, in modo che il rame desiderato rimanga intatto. La quantità di solvente per l'incisione del rame utilizzata può variare: ad esempio, i circuiti stampati di grandi dimensioni richiedono più rame e tempo.
- Passaggio 4: allineamento dei livelli
In questa fase, la scheda PCB passerà alla fase successiva: l'allineamento degli strati. Sia gli strati interni che quelli esterni devono essere allineati utilizzando una punzonatrice ottica, che può inserire un perno attraverso i fori per allineare gli strati dei circuiti stampati.
- Passaggio 5: ispezione
Non è possibile correggere gli errori degli strati interni se questi vengono assemblati, quindi l'ispezione è un passaggio fondamentale. Per garantire l'assenza di difetti sulle schede, si utilizza una macchina di ispezione ottica automatica. Utilizzando un sensore laser, la macchina scansiona attentamente gli strati e genera un'immagine digitale da confrontare con il file Gerber originale. Se durante il processo vengono rilevate incongruenze, la macchina presenta il confronto per ottenere maggiori dettagli.
- Fase 6 - Laminazione degli strati
Per prima cosa, gli strati vengono fissati insieme utilizzando morsetti metallici e lo strato di preimpregnato viene posizionato sulla vasca di allineamento. Successivamente, lo strato di substrato viene ricoperto sul preimpregnato prima di posizionare gli strati di lamina di rame. Altri fogli di preimpregnato vengono poi ricoperti sopra lo strato di rame. Infine, la lamina di alluminio e la piastra di pressatura in rame completano la pila.
- Passaggio 7: premere i livelli
Per pressare questi strati, è necessario perforare degli spilli attraverso gli strati per mantenerli allineati, quindi le presse applicano calore e pressione agli strati per fondere la resina epossidica all'interno del preimpregnato e fondere insieme gli strati.
- Passaggio 8: perforazione
Prima di forare, dobbiamo utilizzare apparecchi a raggi X per individuare i punti di foratura, quindi il trapano computerizzato viene utilizzato per praticare i fori in ogni strato. Una volta completata la foratura, il filo di rame in eccesso sul bordo del pannello verrà rimosso dall'utensile di contorno.
- Passaggio 9 – Placcatura
Dopo la foratura, la scheda PCB viene placcata. Utilizziamo la deposizione chimica per fondere insieme tutti gli strati e la scheda viene pulita a fondo utilizzando altre soluzioni chimiche che rivestono la superficie del pannello con un sottile strato (circa 1 micron) di rame, che viene poi inserito nei fori praticati.
- Passaggio 10: imaging dello strato esterno
In questa fase, applichiamo uno strato di fotoresist allo strato esterno prima dell'imaging. Durante il processo, è importante ricordare che il processo deve essere svolto in una stanza sterile per isolare i contaminanti dalla superficie dello strato. Utilizziamo quindi la luce ultravioletta per indurire il fotoresist, rimuovendo eventuali residui indesiderati.
- Passaggio 11 – Placcatura
Proprio come abbiamo fatto nel passaggio 9, dobbiamo rivestire il pannello con un sottile strato di rame. Successivamente, il pannello verrà rivestito con uno strato sottile di stagno. Durante questo processo, possiamo rimuovere il rame indesiderato e proteggere il rame dello strato esterno dall'abrasione nel passaggio successivo.
- Passaggio 12 – Incisione
Applicando la soluzione chimica, possiamo rimuovere il rame indesiderato in questa fase, mentre il rame desiderato, protetto dallo stagno, può ancora essere mantenuto. Questa fase permette di stabilire le aree conduttive e le connessioni delle schede PCB.
- Passaggio 13: applicazione della maschera di saldatura
Prima della maschera di saldatura, entrambi i lati del pannello devono essere puliti. Successivamente, viene applicato un inchiostro epossidico per maschera di saldatura per ricoprire il pannello. Quindi, la maschera di saldatura indesiderata viene rimossa con una luce ultravioletta e la maschera di saldatura desiderata viene cotta in forno per la polimerizzazione.
- Fase 14 – Serigrafia
In questa fase, stampiamo le informazioni critiche sulla scheda, un passaggio molto importante. Una volta completata, la scheda PCB passa all'ultimo processo di rivestimento e polimerizzazione.
- Passaggio 15: finitura superficiale
A seconda delle diverse esigenze, la scheda PCB può essere rivestita con una finitura saldabile che può migliorare la qualità della saldatura.
- Passo 16 - Test
Prima di consegnare la scheda PCB ai clienti, è necessario effettuare un test elettrico sulla scheda per testare la funzionalità dei PCB e confermare che siano conformi al progetto originale.
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La progettazione e la produzione di una scheda PCB sono processi molto complessi. Per garantire la qualità del PCB, è fondamentale garantire la qualità di ogni collegamento, poiché eventuali errori in uno qualsiasi di essi possono causare il guasto dell'intera scheda. Pertanto, è fondamentale affidarsi a un fornitore professionale.
MOKO Technology, azienda leader nella produzione di schede PCB in Cina, fornisce schede PCB di alta qualità ai propri clienti da 17 anni. La nostra vasta esperienza ci rende sicuri di gestire qualsiasi tipo di progetto PCB; ancora più importante, siamo certificati ISO9001:2015, ISO14001, ISO13485, ROHS, BSCI e UL, garantendo così la qualità delle nostre schede PCB. La capacità produttiva giornaliera di MOKO raggiunge i 1000 metri quadrati e l'assemblaggio di PCB può raggiungere i 100,000,000 di unità al mese, garantendo tempi di consegna rapidi. Se cercate un produttore di schede PCB che soddisfi sempre le vostre esigenze in termini di qualità e prezzo, MOKO è la scelta ideale.
