circuiti stampati pcb

I circuiti stampati PCB hanno un ruolo molto importante nella tecnologia, sono la parte hardware di molti sistemi automatici e informatici.

L’utilità di un PCB consiste nel “tenere assieme” tutte quelle parti che altrimenti dovrebbero essere connesse con cablaggi elettrici; la funzione primaria del circuito stampato è quella di semplificare la realizzazione e nel ridurne le dimensioni.

Dopo l’ultimo acquisto per il vostro computer è possibile che vi siate chiesti come sono realizzate le schede elettroniche e perchè sono fatte così; se avete avuto modo di esaminare una scheda madre avrete sicuramente notato la precisione necessaria per poter far funzionare componenti così piccoli.

Ciò che toccate con mano non è tutto, nel caso di pcb molto complessi le piste visibili sulla superficie sono solo una parte delle connessioni elettriche; per contenere le dimensioni e poter risolvere le limitazioni dei ponti all’interno della basetta sono stati inseriti ulteriori strati.

Come vengono costruiti i circuiti stampati PCB?circuiti stampati pcb

Tutto inizia dallo schema elettrico, un disegno dove sono raffigurati i simboli elettrici di resistenze, condensatori, transistor, chipset connessi da linee che nella realtà diventeranno parti conduttive.

Il pcb deve essere convertito e sbrogliato, questo termine riassume il lungo lavoro di disposizione di componenti e connessioni, è una vera e propria arte e richiede grandi sforzi mentali, si tratta di risolvere il passaggio delle piste senza ricorrere ai ponti.

circuiti stampati pcb
le sottili linee blu indicano i collegamenti tra le piazzole, il progettista deve scegliere come risolvere la disposizione delle piste
circuiti stampati pcb
il lavoro di sbroglio non è ancora ultimato, la scheda è momentaneamente composta da due layer uno verde e un’altro color arancio

Lo sviluppo dei circuiti stampati pcb

Solo ora si può sviluppare il circuito, solitamente il metodo di sviluppo si basa sulla fotoincisione, la parola sviluppo richiama il mondo della fotografia.

Si tratta di un vero sviluppo fotografico, il circuito disegnato su uno stencil è posto sulla basetta ramata verniciata superficialmente di photoresist.

Lo sviluppo ha come risultato quello di trasferire mediante radiazione UV la porzione di materiale da tenere e quella da rimuovere; il photoresist esposto all’ultravioletto si degrada e può essere sciolto da una base di NaOH, l’ombra dello stencil protegge le superfici da mantenere.

Asportazione del rame in eccesso

Il passaggio di asportazione del photoresist è molto importante perchè il passaggio successivo prevede lo scioglimento delle superfici non protette; il rame scoperto si può rimuovere con un acido, al termine di questa fase avremo quindi il PCB completo delle piste in rame già funzionanti.

Si procede con la pulitura e la foratura, prima della saldatura però si applica un trattamento protettivo che renderà le superfici colorate e protette dall’ossidazione.

 

circuiti stampati pcb
Un esempio di circuito stampato pcb DIY senza il solder-mask con alcuni componenti di cui: due condensatori elettrolitici, due al tantalio (color arancio), un regolatore di tensione con piazzola termica, un quarzo (case metallico) un integrato e una manciata di resistenze

Il solder-mask

Arriva il momento del solder-mask questo trattamento è indispensabile per la produzione di schede con macchinari in quanto impedisce che lo stagno percorra le piste durante la saldatura.

 

circuiti stampati pcb
5 schede in differenti colorazioni di solder-mask

Prima della foratura del circuito si applica questa speciale vernice che attraverso un secondo stencil e una lampada UV rimane localizzata nei punti di nostro interesse; la vernice non polimerizzata, quella che rimane sotto l’ombra dello stencil, può essere rimossa con facilità con solventi piuttosto comuni.

I rivetti e la brasatura

È ora della saldatura e del posizionamente dei rivetti per il collegamente dei layer interni.

I componenti una volta posizionati sopra al pcb vengono uniti per mezzo di una lega di stagno che li fissa e li connette elettricamente.

La serie di operazioni di cui abbiamo parlato è semplificata al circuito a doppio layer con un lato rame per faccia, se trattiamo i layer interni il procedimento è simile, basta immaginare di incollare più pcb insieme e collegare le piste interne con dei rivetti che le rendono raggiungibili dalla superficie esterna.

circuiti stampati pcb

circuiti stampati pcb
disposizione dei rivetti e connessione tra i layer

 

Solitamente i layer interni servono per risolvere quei ponti che non si sono riusciti a sbrogliare, proprio perchè interni non possono contenere componenti e hanno perciò un ruolo di supporto, una importante considerazione: mai forare i circuiti perché potreste interrompere una pista di collegamento interna.

Lascio un video di Linus Sebastian, che spiega il funzionamento dei circuiti stampati pcb per quel che riguarda i computer

Via: HDroid