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I circuiti elettronici hanno componenti come resistori, condensatori, transistor e circuiti integrati collegati tra loro per rendere i prodotti semplici come un campanello o complessi come un computer.
I primi circuiti furono assemblati a mano, un metodo noioso che, in una forma, prevedeva il taglio, il taglio e la saldatura manuale 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 di errori.
L'invenzione del circuito stampato, chiamato anche un PC o PCB, ha portato a un assemblaggio elettronico più veloce e più facile e ha permesso la creazione di circuiti con centinaia di componenti - impossibile con il lavoro manuale.
Il tipico PCB è costruito con un pannello in fibra di vetro epossidica e sostituisce i fili con "tracce" fotografate e poi incise chimicamente su strati di rame. Il risultato è un modello 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 monobraccio scheda elettronica perché i pochi componenti e il piccolo numero di tracce si adatterebbero su un lato. Un circuito più grande potrebbe richiedere a doppia faccia PCB, che richiede tracce su entrambi i lati per effettuare tutte le connessioni necessarie.
Anche i circuiti più complessi richiedono strati aggiuntivi. UN quattro strati Il PCB ha due strati interni, solitamente per i collegamenti di 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 distintivi del PCB rispetto alle schede cablate a mano.
I computer desktop e portatili 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 siano realizzati in fibra di vetro epossidica, altri materiali come la carta fenolica o il teflon possono invece essere utilizzati 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 ripiegati per adattarsi a spazi piccoli o insoliti.
Progettazione e fabbricazione di un PCB
Gli ingegneri ora progettano PCB con computer, che aiutano a creare e verificare la disposizione dei componenti e l'instradamento delle tracce tra di loro. Il design finito può quindi essere trasmesso digitalmente a un'azienda specializzata nella fabbricazione di schede.
Poiché possono essere prodotti in serie ad alta velocità, le schede elettroniche costano molto meno di una scheda equivalente cablata a mano. A differenza delle schede cablate a mano, le macchine possono installare rapidamente componenti su un PCB e saldarli tutti in una volta.
Vantaggi aggiuntivi per PCB
La tecnologia dei circuiti stampati, con connessioni ad alta densità e tracce sottili, consente l'uso 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 imballate 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 significativi aiuti per i tecnici dell'assistenza.
Fornendo una base stabile per i componenti ed eliminando la variabilità causata dal cablaggio manuale, i circuiti stampati hanno notevolmente 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 raccolta di interferenze elettroniche tra loro o da fonti esterne. Il posizionamento coerente di componenti e tracce significa prestazioni costanti, fondamentali per tutti i nostri complessi dispositivi moderni dagli smartphone ai computer portatili.