Con il significativo Scheda a circuito stampato ci riferiamo a uno dei pezzi più visti nel mondo dell'elettronica, i pannelli in cui è montata la circuiteria dei diversi componenti. Ciò include l'hardware dei nostri PC. Ma quali sono le loro caratteristiche e come vengono progettati e realizzati?
I circuiti integrati, siano essi processori, memorie o loro combinazioni, sono montati al di sopra di un Circuito Stampato, che ha l'aspetto di una scheda dove, per chi non guarda all'hardware e ai prodotti di elettronica di consumo, è comunque un semplice supporto per posizionare i chip. Ma sono più di questo e un tassello fondamentale nella costruzione dei componenti hardware dei nostri computer.
Cos'è un circuito stampato?
Quando guardiamo qualsiasi scheda madre o scheda grafica possiamo vedere come tutti i suoi componenti sono saldati e ben disposti su una superficie, che chiamiamo Printed Circuit Board o conosciuta anche con il suo acronimo: PCB. La sua utilità non è solo quella di disporre i diversi chip di elaborazione e memoria, ma di includere i cablaggi per l'intercomunicazione tra di loro, che sono le tracce che si possono vedere sulla superficie di esso.
Quando si esegue la prototipazione, ciò che viene spesso fatto è utilizzare quelle piastre in cui i pin di ciascun chip sono posizionati in ciascuno dei fori e vengono utilizzati cavi per interconnettere detto chip con il substrato. Questi tipi di schede sono chiamate Breadboard e sono ideali per i sistemi di prototipazione con i chip già realizzati, ma per il prodotto finale non vorrai un pasticcio di cavi, a parte questo vorrai che tutto rimanga a posto.
E come funziona un circuito stampato? Non sono davvero altro che una serie di tracce di rame o un altro elemento elettricamente conduttivo combinato con strati di materiale non conduttivo . Possiamo avere più strati di materiale non conduttivo e in ognuno di essi è presente un gruppo di piste in rame che servono come cablaggio per comunicare i chip. Anche questi non sono visibili e quindi sono molto difficili da leggere.
Come sono fatti?
I circuiti stampati possono essere prodotti con un gran numero di sostanze diverse, sebbene il più utilizzato sia un composto chiamato FR-4 . Che è composto da una combinazione di fibra di vetro e resina di tipo epossidico, che si distingue per le sue capacità ignifughe ed è la parte non conduttiva del PCB e quindi quella che non lascia passare l'elettricità, evitando così problemi di segnale.
Il circuito stampato ha anche uno strato completo di rame o altro materiale conduttivo tra i due strati FR-4 e utilizza agenti chimici per esporre la parte del rame che corrisponde alle piste. Per poter inserire i pin di chip diversi e componenti elettronici per il loro posizionamento, vengono realizzati fori di un certo diametro che consentiranno di collegare i diversi chip per una successiva saldatura di ciascuno dei pezzi. Nel caso si utilizzi una presa, questa sarà quella che verrà saldata direttamente al Circuito Stampato.
Nel caso di disegni con più strati, ogni strato deve essere molto più sottile di un modello con un solo strato e man mano che aumentano di numero deve diminuire di spessore. Di solito vengono utilizzati metodi termici per unirli, ma hanno i loro problemi, poiché rendono più sensibile la produzione di piastre di base. Anche questo modo di lavorare
Come sono progettati?
Per progettarli oggi, programmi informatici specializzati sono usati che ci permettono di disegnare il PCB e anche simulare l'operazione di ciascuna delle sue connessioni per verificare che il segnale venga trasmesso correttamente. Esempi di questo tipo di applicazione sono Autodesk Aquila , Creatore di circuiti , ecc. Ovviamente stiamo parlando di un circuito che combina elettronica analogica e digitale, quindi progettarne uno richiede la conoscenza di questa disciplina.
Una volta visto che il circuito funziona nella simulazione, ci sono due opzioni:
- Da un lato, puoi assumere un'azienda specializzata nella sua costruzione per produrre alcune versioni del tuo design. Quindi non hai bisogno di avere le attrezzature necessarie a casa per farlo e puoi usare il tuo tempo per altre attività o per il tuo tempo libero, ma dovrai aspettare per averle pronte.
- L'altra opzione è creare il tuo PCB da casa, abbiamo un tutorial completo su di esso nel caso tu sia interessato e vuoi sapere come farlo.
Per gli appassionati di elettronica focalizzata sui computer, la progettazione e la creazione di circuiti stampati è un'altra parte del loro processo di creazione, sia che si tratti di creare progetti da zero o anche di ripristinare un vecchio sistema in cui a causa delle cattive condizioni dei componenti non funzionare più correttamente.
Vale la pena creare i miei PCB?
Questa è una domanda che alcuni di voi si faranno leggendo questo articolo e dal punto di vista dell'autore di questo vi direi che è molto utile ed è un lavoro introspettivo molto gratificante ed è essenziale se state cercando per ripristinare vecchi sistemi. Inoltre, se crei le tue soluzioni composte da una combinazione di FPGA, CPLD e altri componenti, sia a livello amatoriale che professionale, avrai bisogno del tuo circuito stampato.
Sfortunatamente oggi molti prodotti contemporanei che fanno uso di circuiti stampati multitraccia dove è quasi impossibile decodificare guardando una di queste schede e creando una replica, ma quando si ripristinano vecchi sistemi o si creano piccoli miglioramenti per loro è possibile.
Ovviamente non vi servirà ripristinare elementi hardware molto avanzati come le attuali schede grafiche, poiché il suo assemblaggio viene effettuato da macchinari di altissima precisione creando piste in maniera estremamente complessa e facendo uso di PCB multistrato.
Quindi alla fine dipende dall'applicazione che hai intenzione di dare al tuo design, ma puoi sempre dargli uno sbocco commerciale, sia con nuove creazioni che riportando in vita vecchi sistemi. In ogni caso, fa parte del processo di creazione del nuovo hardware.
