Schede PCB elettroniche: cosa sono, come progettarle e a cosa servono

L’elettronica fa passi avanti rilevanti e attualmente a dominare la scena sono le schede PCB, acronimo di printed circuit boards. Si tratta di componenti che svolgono un ruolo fondamentale per poter supportare e connettere elettricamente le diverse parti di un circuito elettronico.

La loro funzione? Quella di garantire un’interconnessione affidabile e precisa, eliminando l’utilizzo di cavi ingombranti e migliorando l’efficienza complessiva del dispositivo. Ad occuparsi della progettazione personalizzata di schede PCB elettroniche risultano aziende specializzate come VT100 Srl che è in grado di realizzarle su misura offrendo versatilità e tecnologie di ultima generazione.

Alla scoperta delle schede PCB

Partiamo dalla struttura: vengono costituite con l’ausilio di uno strato isolante di materiale dielettrico, spesso realizzato in fibra di vetro e resina epossidica; su di esso si applicano sottili strati di rame.

Gli strati formano a loro volta i circuiti stampati che danno modo alla corrente elettrica di avere un passaggio sicuro connettendo diversi componenti elettronici. Le piste di rame sono disposte così da consentire una configurazione precisa e organizzata, con la possibilità di sovrapporre più livelli per progetti complessi, noti come PCB multistrato.

Funzionamento e struttura delle schede

La struttura è costituita da diversi strati:

• quello più basso, detto substrato che una funzione isolante e fornisce il supporto meccanico per l’intero circuito;
• Sopra si trova uno strato di rame che forma le piste conduttrici;
• Tra di essi possono essere presenti materiali di isolamento per evitare cortocircuiti e migliorare la capacità dielettrica complessiva.

Le soluzioni tech vengono realizzate in configurazioni a singolo strato, doppio strato o multistrato, a seconda della complessità del progetto. Le prime si rivelano le più semplici, utilizzate spesso in applicazioni a basso costo, tra cui giocattoli elettronici o apparecchi semplici.

Quelle a doppio strato si trovano nei dispositivi consumer di uso quotidiano, tra cui elettrodomestici, mentre le multistrato trovano impiego in apparecchi ad alta densità, quali smartphone, computer e apparecchiature mediche avanzate.

Progettazione delle schede PCB

Come avviene la progettazione? Abbiamo accennato che ad occuparsene sono aziende specializzate come la VT100 che attraverso operazioni articolate combinano teoria e pratica per dar vita ad un progetto su misura.

Tutto parte da uno schema elettrico che descriva le connessioni tra i componenti; il suo scopo è quello di fare da base per creare la rappresentazione grafica del layout della scheda. La fase progettuale è decisiva: proprio qui si definiscono la disposizione delle piste, la posizione delle singole parti e la collocazione dei fori per le saldature e i collegamenti.

Vengono impiegati software CAD per l’elettronica e risultano tanti i programmi professionali di supporto per l’ottimizzazione e la progettazione attraverso simulazioni, verifiche delle connessioni e generazione automatica dei file, utilizzati per la produzione fisica della stessa.

Ad essere considerato un passaggio importante è poi la disposizione dei componenti. Dopotutto incide in modo diretto su quelle che sono prestazioni e affidabilità del circuito stesso. Uno degli obiettivi? Ridurre al minimo la lunghezza delle piste che trasportano segnali critici per evitare interferenze elettromagnetiche.

Nella fase progettuale si prendono in considerazione problematiche termiche, specialmente in apparecchi ad alta potenza. I componenti capaci di generare calore, tra cui microprocessore e regolatori di tensione, saranno disposti così da favorire una corretta dissipazione termica.

A questo punto si passa alla produzione vera e propria: vengono impiegati macchinari specializzati a partire dalla stampa delle piste dei circuiti con un processo fotolitografico, seguito da un’incisione chimica che elimina il rame in eccesso. Quindi si si eseguono i fori e si applica la saldatura o la montatura a superficie così da poter collocare i componenti su di essa.

Per procedere con l’assemblaggio si saldano tutte la parti attraverso l’aiuto di macchine automatiche che garantiscono precisione e velocità; a questo punto vanno fatti i check qualitativi per controllare che non siano presenti difetti e problemi di connessione.

In quali campi sono utili?

Molto probabilmente vi starete chiedendo quali possano essere i campi d’applicazione. Le schede PCB, come abbiamo già visto ad inizio articolo, sono tanti gli ambiti di utilizzo. Molto diffuse nell’elettronica di consumo, si trovano all’interno di smartphone, televisori, elettrodomestici e computer.

Anche le automobili però ne hanno all’interno delle centraline elettroniche e nei sensori avanzati. Altrettanto utili per le industrie per poter controllare macchinari automatizzati, sistemi di monitoraggio e apparecchiature di precisione.

Non meno importante il campo medico: proprio qui vengono scelte per apparecchi diagnostici, pacemaker defibrillatori e apparecchiature per la telemedicina. Come è chiaro, la loro affidabilità è un requisito fondamentale poiché un guasto comprometterebbe la salute e la sicurezza dei pazienti.

Altrettanto diffusi in ambito aerospaziale e militare dove, grazie alla capacità di resistere a condizioni ambientali estreme garantiscono supporto prezioso rispettando rigorosi standard di qualità e sicurezza.

Uno sguardo al futuro

La tecnologia continua i suoi investimenti nel migliorarsi e per farlo impiega sia materiali che tecniche di produzione aggiornate; le novità sono quelle di introdurre materiali più leggeri, resistenti e capaci di condurre meglio il calore per garantire performance di livello.

Altra news è quella dell’introduzione di PCB flessibili per ampliare le possibilità progettuali così da realizzare forme non convenzionali e sempre più performanti. Secondo gli esperti del settore, queste schede saranno in futuro integrate sempre più con altre tecnologie aumentando la miniaturizzazione e prestando attenzione a materiali ecosostenibili per ridurre l’impatto ambientale.

Le schede PCB rappresentano, a tutti gli effetti, il fiore all’occhiello dell’elettronica moderna: la progettazione richiede skill tecniche, creatività, precisione e un controllo maniacale. La loro presenza è più comune di ciò che si pensa e senza di esse l’avanzamento tecnologico sarebbe impossibile.