Le moderne tecnologie dei circuiti stampati

Il circuito stampato è la piattaforma sulla quale sono montati componenti microelettronici come circuiti integrati e componenti passivi. Fornisce le interconnessioni elettriche tra i componenti e si trova praticamente in tutti i prodotti elettronici. Da un’epoca considerata a bassa tecnologia, il circuito stampato si è evoluto in un prodotto ad alta tecnologia. La produzione di circuiti stampati è estremamente complicata e richiede grandi investimenti in attrezzature e molte fasi del processo di fabbricazione. Molti dei circuiti stampati miniaturizzati per applicazioni ad alta velocità sono ora prodotti in camere sterili adibite alla produzione di prodotti di microelettronica di alta fascia. In questo articolo si intende fare una panoramica sulle potenzialità di PCBWAY, una importante azienda professionale esperta nella prototipazione e produzione di PCB a basso volume.

Introduzione

La funzionalità intrinseca di una scheda a circuito stampato può essere notevolmente aumentata con soluzioni tecnologiche chiavi in ​​mano, che vengono proposte dai principali produttori. PCBWay, oltre al servizio chiavi in mano, offre ai clienti anche la nuova tecnologia di stampa 3D di cui, più avanti, ne vedremo in dettaglio le caratteristiche. Nell’articolo saranno descritti esempi applicativi delle varie tecnologie di fabbricazione e assemblaggio di ​​PCB, come i PCB standard, avanzati, rigidi-flessibili e flessibili. Inoltre, verrà fornita una panoramica dei diversi approcci e delle rispettive tecnologie di assemblaggio per l'integrazione dei chip nella scheda, come ad esempio i chip in SMT QFN. La miniaturizzazione e la diversificazione funzionale sono i motori di sviluppo più potenti dell'industria elettronica. Da un lato, la tabella di marcia appare predeterminata dall’evoluzione dei semiconduttori, che, in linea generale, interessa i dispositivi elettronici.

D'altra parte, la diversificazione si manifesta con il progresso e la crescente importanza dell'elettronica in molti campi di applicazione, ad esempio, l'aumento della richiesta di strumentazione elettronica e dei sistemi di controllo negli autoveicoli, l'evoluzione di funzionalità della comunicazione mobile e delle applicazioni mediche adattate al corpo umano. In diversi campi i requisiti sono molto specifici e, generalmente, differiscono notevolmente tra loro. Funzioni specializzate di misurazione, controllo o attuazione, sono svolte da sub-unità elettroniche dedicate che generalmente richiedono una periferica elettronica che può raggiungere essa stessa un elevato livello di complessità. In generale, i sistemi elettronici sono composti da parti fabbricate con diverse e specifiche tecnologie che, di conseguenza, devono essere assemblate mediante idonee interconnessioni elettriche per garantire l'integrità e la corretta funzionalità del sistema elettrico.

Prototipazione di PCB

La prototipazione di PCB è la fase più critica per molti professionisti elettronici, ingegneri, studenti e hobbisti. PCBWay è in grado di risolvere questa criticità offrendo ai progettisti la possibilità di ricevere le prime schede in 24 ore! PCBWay non solo realizza velocemente le schede, ma ne garantisce l’affidabilità assicurando il successo di un progetto con bassi costi. Inoltre, la notevole riduzione dei tempi di prototipazione consente il minor costo di ricerca e sviluppo dei prodotti elettronici da parte delle aziende. Il portfolio di PCB che produce PCBWay contiene un'ampia varietà di prodotti, dai PCB 2L alle schede HDI e flessibili altamente avanzate. Anche se i PCB differiscono molto per funzionalità e aree di utilizzo, hanno tutti una comune peculiarità: i tecnici esperti di PCBWay sovrintendono alla produzione, dalla prototipazione fino al pieno volume della produzione, assicurandosi che i processi e le specifiche del prodotto siano rispettati.

I produttori di PCB hanno sviluppato processi e materiali per cablaggi complessi in uno o più strati. La sfida futura consiste nell'adattare la progettazione e il package dei componenti in modo che siano compatibili con i processi di produzione dei PCB più complessi, come ad esempio nel caso dei PCB flessibili e ad alta densità (PCB HDI). La produzione di PCB, a sua volta, deve affrontare problemi di gestione dei circuiti integrati nella fase di assemblaggio, come il posizionamento, l’interconnessione e i test che difficilmente rientrano nel portfolio tecnologico comune di un produttore di PCB. La formazione dei dipendenti coinvolti nei processi e l'incremento delle nuove tecnologie di fabbricazione, che implica l’acquisto di nuovi macchinari, comporta la necessità di investimento per il produttore di PCB.

PCBWay è un produttore di prototipi PCB professionali, pronto ad affrontare le richieste di PCB dei clienti, anche dei più esigenti, offrendo una gamma completa di tipologie di circuiti stampati per una produzione a basso volume. La prima categoria della gamma di PCB viene definita da PCBWay "Quick-turn" e riguarda la produzione personalizzata di piccole quantità di PCB standard per ordini rapidi. La seconda categoria definita “Advanced”, è la migliore produzione che può offrire PCBWay. E’ costituita da PCB di precisione altamente specializzati per produzioni su larga scala. PCBWay ha recentemente introdotto 4 nuove opzioni di colori per la maschera di saldatura (Solder Mask) per illuminare e vivacizzare i vostri progetti: rosa, grigio, arancione e trasparente. Si vedano a tal proposito la Figura 1 e la Figura 2. E' possibile trovare maggiori informazioni sui nuovi colori qui: https://bit.ly/3nkwR4K

Figura 1: I nuovi colori per le maschere di saldatura offerti da PCBWay

 

Figura 2: Dashboard di progettazione per la selezione delle proprietà dei PCB-sono visibili i nuovi colori disponibili

La Figura 3 mostra un esempio di PCB multistrato.

Figura 3: PCB multistrato

In Figura 4 un esempio di PCB ad alta densità HDI.

Figura 4: PCB HDI

In Figura 5 è riportato un esempio di PCB flessibile.

Figura 5: PCB flessibile

Maggiori informazioni riguardo alle categorie "Quick-turn" e “Advanced” si possono reperire direttamente dal sito web: https://www.pcbway.com/capabilities.html.

Assemblaggio di PCB

Le piattaforme comuni per l'assemblaggio elettronico sono i circuiti stampati, a base di materiali polimerici rigidi o flessibili o ceramici con cablaggi metallici a uno o più strati. I componenti e i sottosistemi da assemblare sono comunemente disposti sulla superficie della scheda. Per quasi quarant’anni sono stati fatti sforzi per ridurre il numero di componenti nelle schede integrando i componenti passivi nel circuito stampato. Gli ovvi vantaggi, per citarne solo alcuni, sono rappresentati dal cablaggio semplificato e ridotto, aumento dell'affidabilità grazie alla riduzione dei punti di saldatura e migliori prestazioni elettriche conseguenti alla riduzione degli effetti parassiti. La densità di prestazioni dei sistemi elettronici subirà un ulteriore drammatico aumento con l'interazione di chip attivi nel circuito e la scheda stessa diventerà quindi il contenitore di sottosistemi più complessi.

I chip integrati possono coprire l'intera gamma della componentistica elettronica, dai semplici array di elementi passivi, fino a reti passive complesse integrate e circuiti integrati attivi. Come per l'attività dei PCB, i servizi di assemblaggio di PCB (PCBA) sono specializzati anche nella prototipazione e nella produzione di piccoli volumi, rendendo PCBWay un importante punto di riferimento per la fabbricazione e l'assemblaggio delle schede. Ciò rende agevole e veloce il lavoro di ricerca e sviluppo dei progettisti. Gli ingegneri e i tecnici professionisti di PCBWay lavorano a stretto contatto con il cliente attraverso il servizio clienti per garantire la migliore qualità e tempi di consegna più rapidi possibili. Evadendo migliaia di ordini ogni giorno da tutto il mondo, PCBWay si pone come fornitore leader di servizi per la realizzazione di PCB e PCBA garantendo qualità costante e servizi eccellenti. Il servizio PCBA di PCBWay prevede le seguenti tipologie di assemblaggio: assemblaggio SMT, assemblaggio BGA, assemblaggio a foro passante, assemblaggio misto, assemblaggio su PCB rigido e flessibile. Il servizio PCBA è conforme a un'ampia gamma di standard tra cui IPC 610 Classe 2 e Classe 3. In Figura 6 viene mostrato un esempio di assemblaggio di una scheda con chip SMT.

Figura 6: Assemblaggio di una scheda con chip SMT

In Figura 7 sono rappresentati esempi di tipologie di assemblaggio di schede.

Figura 7: Esempi di assemblaggio di schede

Iniziando dal lato sinistro della Figura 7, viene illustrato l’assemblaggio di un PCB: rigido-flessibile, ad alta velocità per componenti digitali, flessibile, per Smart TV. Nel sito web https://www.pcbway.com/pcb-assembly.html si possono trovare tutte le informazioni relative al servizio di assemblaggio di PCBWay, inclusa la possibilità di ottenere un preventivo immediato online. Inoltre, nel sito è disponibile un comodo servizio di assistenza mediante chat per agevolare il cliente nella richiesta di informazioni.

Il servizio di stampa 3D di PCBWay

PCBWay, oltre alla fabbricazione e assemblaggio di PCB, è un’azienda esperta nella stampa 3D di prototipi e parti di produzione di alta qualità e alta precisione, in grado di soddisfare tutti i requisiti di livello industriale.

Una panoramica sulla stampa 3D

La stampa 3D è una tecnologia che crea oggetti basati su file di modelli digitali, utilizzando materiali incollabili come metallo in polvere o plastica, stampandoli strato per strato. Il prodotto stampato proviene da modelli 3D o da altri dati elettronici e gli oggetti 3D stampati possono avere qualsiasi forma e caratteristiche geometriche.

Le principali tecnologie di stampa 3D

Partendo dalla produzione dei modelli grafici tridimensionali degli oggetti da stampare, solitamente utilizzando pacchetti software, la stampa 3D utilizza la progettazione assistita da computer (CAD) per creare oggetti tridimensionali attraverso un metodo a strati. Si importano i file nella stampante 3D, quindi la stampante completerà il lavoro. Secondo diversi principi di funzionamento, la tecnologia di stampa 3D può essere suddivisa nei seguenti tre tipi di servizio di stampa 3D:

  • FDM (Fused Deposition Modeling) - La tecnologia FDM consiste nel riscaldare e fondere il materiale filamentoso e, allo stesso tempo, sotto il controllo del computer, l'ugello tridimensionale riveste selettivamente il materiale sul piano di lavoro secondo le informazioni sul profilo sezionale, formando uno strato dopo la fase di raffreddamento rapido. Dopo aver completato la formazione di uno strato, il piano della macchina viene abbassato dell'altezza dello spessore di uno strato, quindi procede alla formazione dello strato successivo. Queste operazioni vengono ripetute fino a formare l'intera forma solida dell’oggetto.
  • SLS (Selective Laser Sintering) - Questa tecnologia utilizza la diffusione della polvere del materiale per stenderne uno strato sulla superficie superiore del pezzo stampato e riscaldarlo a una temperatura appena inferiore al punto di sinterizzazione (processo termico e meccanico di compattazione di polveri) della polvere. Il sistema di controllo verifica che il raggio laser si trovi sullo strato di polvere in base al profilo della sezione trasversale dello strato. Dopo la scansione, la temperatura della polvere sale al punto di fusione, sinterizzando e legandosi con la parte stampata sottostante. Dopo aver completato uno strato, il banco di lavoro viene abbassato dell'altezza dello spessore di uno strato e il rullo spalmatore stende su di esso uno strato di polvere uniforme e densa e sinterizza la sezione del nuovo strato fino al completamento dell'intero modello.
  • SLA (Stereo Lithography Apparatus) - Il serbatoio del liquido è riempito con resina fotosensibile liquida, che polimerizza rapidamente sotto il raggio laser ultravioletto emesso dal laser (il laser utilizzato in SLA e SLS è diverso, SLA utilizza laser ultravioletti e SLS utilizza laser a infrarossi). All'inizio della formatura, il piano di sollevamento si trova al di sotto del livello del liquido, esattamente di una sezione di spessore. Il raggio laser focalizzato dalla lente scansiona il profilo della sezione trasversale lungo la superficie del liquido secondo le istruzioni della macchina. La resina nell'area di scansione solidifica rapidamente per completare la lavorazione di uno strato di sezione trasversale e ottenere uno strato di foglio di plastica. Quindi, il banco di lavoro viene abbassato dell'altezza dello spessore di uno strato e quindi l'altro strato viene polimerizzato. Tali strati sono sovrapposti per costruire un'entità tridimensionale. In Figura 8 sono riportati alcuni esempi applicativi di realizzazione 3D di PCBWay. Da sinistra, realizzazione 3D in FDM, realizzazione 3D in SLS, realizzazione 3D in SLA.

Figura 8: Realizzazioni 3D di PCBWay

Conclusioni

Con un’esperienza di oltre un decennio nel campo dei circuiti stampati, PCBWay è impegnata a soddisfare le esigenze dei clienti in diversi settori in termini di qualità, tempi di consegna, economicità e qualsiasi altra richiesta impegnativa. Essendo uno dei più esperti produttori di PCB e assemblatori di componenti SMT a livello internazionale, PCBWay è il miglior partner commerciale in grado di risolvere professionalmente ogni aspetto delle esigenze di realizzazione e assemblaggio di PCB, al fine di rendere più agevole e senza problemi il lavoro di ricerca e sviluppo dei clienti.

Scarica subito una copia gratis

Scrivi un commento

Seguici anche sul tuo Social Network preferito!

Send this to a friend