PCB, una guida sintetica sui circuiti stampati e ambiti di applicazione

Cosa significa PCB in elettronica

Circuito stampato, o PCB dall’acronimo inglese “Printed Circuit Board”

Che cosa sono i circuiti stampati

I circuiti stampati (PCB) sono gli elementi costitutivi fondamentali della maggior parte dei moderni dispositivi elettronici. Che si tratti di semplici schede a singolo strato oppure schede multistrato ad alta densità, le schede a circuito stampato sono la base su cui sono assemblati tutti gli altri componenti elettronici. Sono costituiti da una struttura multistrato alternata tra strati conduttivi e strati isolanti e possono andare da dimensioni di pochi millimetri quadrati (per esempio nei dispositivi medici), sino ad oltre il metro quadrato (per esempio per alcuni corpi illuminati).
I PCB hanno due funzioni complementari. La prima consiste nell’accogliere mediante saldatura componenti elettronici in posizioni designate sugli strati esterni del circuito stampato; la seconda è fornire connessioni elettriche affidabili tra i terminali dei componenti elettronici stessi.
Rispetto ai circuiti cablati tradizionali, i PCB offrono numerosi vantaggi. Il loro design piccolo e leggero è appropriato per l’uso in molti dispositivi moderni, mentre la loro affidabilità e facilità di produzione li rendono adatti per l’integrazione in sistemi complessi. Inoltre, il loro basso costo di produzione li rende un’opzione di qualità, altamente conveniente.

Quali sono le tipologie di circuiti stampati

Si possono realizzare molteplici tipologie di circuiti stampati costruiti su una varietà di possibili materiali (FR4, Alluminio, Teflon, Rogers, Ceramica ecc..). Le tipologie di PCB più utilizzati sono:

• Monostrato – o “monofaccia”, presenta un unico strato conduttivo esterno appoggiato su un substrato di materiale isolante. Questo tipo di PCB ha i componenti elettronici montati su una sola faccia, tipicamente quella opposta al lato conduttivo.
• A due strati – o “doppia faccia” o “dual layer”, presenta strati conduttivi su entrambe le facce esterne del PCB. I componenti possono essere montati su entrambe le superfici. Entrambe le superfici vengono utilizzate come layer di segnale, avendo delle tracce conduttive (piste) in grado di trasportare segnali elettrici tra i vari componenti.
• Multistrato – questi tipi di PCB hanno una struttura multilayer, con i layer interni utilizzati come conduttori che trasportano segnali elettrici tra i componenti, oppure utilizzati come piani conduttivi o piani di GND. I PCB multistrato consentono una densità dei componenti elettronici molto più elevata, poiché le tracce del circuito sugli strati interni occuperebbero altrimenti lo spazio superficiale tra i componenti. L’aumento della popolarità dei PCB multistrato è avvenuto in concomitanza con l’adozione della tecnologia a montaggio superficiale dei componenti (SMD).
• PCB rigidi – Sono fabbricati e assemblati su un materiale laminato rigido, come ad esempio i laminati in fibra di vetro (FR4). Sono disponibili anche altri tipi di laminati rigidi, che forniscono diverse proprietà del materiale adatte ad applicazioni specifiche.
• PCB FLEX – i PCB FLEX (flessibili) a differenza dei PCB rigidi utilizzando un substrato flessibile. Sono realizzati interamente con strati di un polimero flessibile chiamato poliimmide (Kapton) e uno o più strati di rame. Oltre ad essere flessibile questo tipo di circuito stampato è più leggero rispetto al FR4 ed è resistente alle alte temperature. Queste schede possono avere componenti montati e saldati, proprio come i PCB rigidi e rigido-flessibili.
• PCB rigido-flessibili – i PCB rigido-flessibili utilizzano anch’essi strati di poliimmide flessibile come collegamento tra due o più sezioni rigide in un circuito elettronico completo (PCBA). La scheda rigido-flessibile può essere utilizzata nei progetti che richiedono elementi mobili, come ad esempio un involucro pieghevole o un display di un notebook.
• PCB ad alta frequenza – nei PCB ad alta frequenza, il substrato interno viene realizzato mediante l’utilizzo di particolari tipi di materiali chiamati Rogers oppure Teflon. L’utilizzo di questi due materiali permette di ottenere un circuito stampato che funziona su una gamma di frequenza che varia da 500MHz a 10 GHz. Ideali per applicazione a radiofrequenza e microonde.
• PCB in alluminio – Il materiale di base è costituito da un’anima in alluminio e FR4 standard. È dotato di uno strato rivestito termicamente che dissipa il calore in modo altamente efficiente mentre raffredda i componenti e aumenta le prestazioni complessive dei prodotti. Attualmente, il PCB con supporto in alluminio è considerato la soluzione per applicazioni ad alta potenza o per l’uso dei LED da illuminazione.
• PCB in ceramica – questo tipo di PCB viene tipicamente realizzato con ossido di alluminio (Allumina) ed utilizzato in applicazioni che richiedono una conduttività termica molto elevata, in quanto permette alla scheda di resistere e di dissipare grandi quantità di calore anche contestualmente ad esigenze di elevato isolamento elettrico.

Ambiti di applicazione di circuiti stampati

Grazie alle caratteristiche uniche i PCB trovano applicazione in svariati settori, apportando notevoli migliorie in particolar modo nei seguenti settori:

• Medico – L’elettronica medica ha notevolmente beneficiato dell’introduzione dei PCB. Le dimensioni più sottili e ridotte dei PCB flessibili e rigidi consentono la produzione di dispositivi medici più compatti e leggeri, come apparecchi acustici, pacemaker, dispositivi impiantabili.
• Aerospaziale – Il numero crescente di progressi nella tecnologia aerospaziale ha aumentato la necessità di PCB più piccoli e complessi da utilizzare in aerei, satelliti, droni e altri dispositivi elettronici aerospaziali. I circuiti flessibili e rigidi flessibili offrono una durata eccezionale e sono adatti per l’uso in applicazioni ad alte vibrazioni. Inoltre il loro design piccolo e leggero riduce il peso complessivo dell’apparecchiatura.
• Industriale e commerciale – L’uso dei PCB nell’elettronica industriale e commerciale ha rivoluzionato tutto, dalla produzione alla gestione della catena di approvvigionamento, aumentando le informazioni, l’automazione e l’efficienza. In generale, sono un mezzo affidabile per gestire le apparecchiature in strutture sempre più automatizzate, migliorando la produzione.
• Settore automotive – Nella moderna industria automobilistica, i veicoli sono ora dotati di una gamma di componenti elettronici e elettrici avanzati che forniscono più funzionalità. Grazie alle loro caratteristiche uniche i circuiti stampati vengono usati sempre di più in questo settore, andando ad incrementare l’utilizzo dell’elettronica nelle automobili.
• Elettronica di consumo – Il settore più comune dove trovare i circuiti stampati è l’elettronica di consumo. Milioni di persone in tutto il mondo si affidano ai dispositivi elettronici. Che si tratti di un telefono cellulare, di un computer o di un forno a microonde, la maggior parte di queste apparecchiature ha almeno un circuito stampato al suo interno.

Quali sono i componenti di un circuito stampato

Esistono diversi tipi di componenti elettronici e non che possono essere inseriti in un PCB. Tuttavia, in base al metodo di montaggio, è possibile dividere i componenti elettronici esterni in due macro-categorie: componenti a foro passante (PTH) e componenti a montaggio superficiale (SMD).

Inoltre a seconda della loro funzionalità è possibile classificare i componenti elettronici in:

• Componenti elettronici passivi (resistori, condensatori, diodi e molti altri)
• Componenti elettronici attivi (microprocessori, mosfet o circuiti integrati in generale)

Progettazione e assemblaggio dei PCB in TCL Group

TCL Group da anni investe nella progettazione e assemblaggio di PCB. Siamo in grado di offrire soluzioni di qualità, progettando e realizzando circuiti stampati in base alle esigenze del cliente. Grazie alla nostra esperienza possiamo realizzare qualunque tipologia di circuito stampato, che si tratti di semplici PCB monostrato o più complessi circuiti multistrato, dai rigidi a quelli flessibili. Mettiamo sempre il massimo impegno nel realizzare prodotti di estrema qualità e affidabilità.