PCB – Printed Circuit Board
Oggi ti parlo di uno degli elementi fondamentali in elettronica: il PCB, ovvero la Printed Circuit Board o scheda a circuito stampato. Se ti sei mai chiesto come si collegano tutti quei componenti elettronici senza fili disordinati, oggi ti spiego proprio questo. Nel post di oggi vedremo cos’è un PCB, come funziona, quali sono i suoi tipi e qualche dettaglio tecnico importante per capire bene il suo ruolo nei dispositivi elettronici.
Cos’è un PCB?
Un PCB è una piastra su cui vengono montati e collegati elettronicamente i componenti elettronici. Si tratta di una base rigida, solitamente fatta di materiale isolante come il FR4, su cui sono incise delle piste conduttive di rame che fanno da collegamenti elettrici tra i vari componenti come resistori, condensatori, circuiti integrati e così via.
Prima che i PCB esistessero, i collegamenti erano fatti con fili volanti o a mano, molto più complicato e soggetto a errori. Oggi senza PCB non si potrebbe pensare a nessun dispositivo elettronico compatto e affidabile.
Come funziona un PCB?
Immagina il PCB come una mappa stradale dove le piste di rame sono le strade elettriche. I componenti sono i punti di interesse, collegati tra loro da queste piste che trasportano corrente e segnali. Grazie a questa organizzazione, la corrente può fluire da un punto all’altro con precisione, senza corto circuiti o interferenze inutili.
La struttura del PCB è stratificata: sul fondo c’è il materiale isolante, sopra uno strato di rame inciso e protetto da una vernice chiamata solder mask, che impedisce corti e protegge le piste. Infine c’è la serigrafia, che serve per indicare con scritte o simboli dove montare i componenti.
I principali tipi di PCB
- PCB a singola faccia: un solo strato di rame, usato per circuiti semplici e a basso costo.
- PCB a doppia faccia: rame su entrambi i lati, con fori passanti che collegano le piste sopra e sotto, per circuiti più complessi.
- PCB multistrato: composti da più strati di rame e isolante impilati, usati in elettronica avanzata come computer, telefoni e apparecchi medicali.
Esempio tecnico pratico: progettare una PCB per un amplificatore audio
- Si crea lo schema elettrico con i componenti necessari: resistori, condensatori, transistor.
- Si progetta il layout della PCB disegnando le piste di rame per collegare i componenti secondo lo schema.
- Si decide il tipo di PCB da usare, ad esempio doppia faccia per una buona gestione del segnale e massa.
- Si prepara il file di produzione (gerber file) e si invia a un produttore.
- Ricevuta la PCB, si saldano i componenti nelle posizioni corrette seguendo la serigrafia.
- Si testa il circuito per assicurarsi che funzioni senza cortocircuiti o problemi.
Materiali e spessori di un PCB
Il materiale più usato per il substrato è il FR4, una resina epossidica rinforzata con fibra di vetro, che offre ottima rigidità e isolamento elettrico. Lo spessore standard è intorno a 1.6 mm, ma può variare da 0.4 mm per PCB flessibili a oltre 3 mm per applicazioni particolari.
Lo spessore delle piste di rame è misurato in once per piede quadrato (oz/ft²), comunemente 1oz (circa 35 micrometri), ma può essere aumentato per supportare correnti più elevate.
Considerazioni su progettazione e produzione
Quando disegni un PCB devi sempre pensare a come gestire il segnale, la massa, la dissipazione del calore e l’isolamento tra piste. Le piste troppo strette o troppo vicine possono creare interferenze o cortocircuiti. Le piazzole devono essere dimensionate correttamente per facilitare la saldatura e la manutenzione.
Oggi esistono software come KiCad, Eagle o Altium che ti aiutano a progettare PCB in modo preciso e professionale. Quando io progetto un PCB, controllo sempre più volte il file prima di inviarlo in produzione per evitare errori costosi.
Un’ultima cosa che voglio dirti: non pensare che un PCB sia solo un pezzo di plastica con rame sopra. È il cuore invisibile di qualsiasi dispositivo elettronico, progettato con cura per far funzionare tutto alla perfezione.
Domani approfondiremo il tema dei componenti passivi più comuni montati sui PCB, come resistori, condensatori e induttori, e vedremo come influiscono sul funzionamento del circuito. A presto!
