Con il rapido evolversi del mondo dell’elettronica, si è registrata una crescente domanda di dispositivi più performanti, compatti e flessibili. Una delle tecnologie che contribuisce in modo significativo a soddisfare questa domanda è lacircuito stampato multistrato (PCB)È una tecnologia così sofisticata che assiste in modo significativo nella produzione di moderni dispositivi elettronici, che vanno dagli smartphone ai dispositivi sanitari e oltre. Ma che cos’è, dunque, un PCB multistrato e perché è così essenziale nel mondo dell’elettronica di oggi?
Caratteristiche dei PCB multistrato
I PCB multistrato variano in base al modo in cui sono stratificati per adattare numerosi circuiti in uno spazio ristretto, a differenza delle tradizionali schede a uno o due strati. Le schede sono tipicamente costituite da più strati di materiale conduttivo, uniti e isolati tra loro per prevenire interferenze elettriche.
Struttura del livello:I PCB multistrato hanno più strati di segnali, alimentazione e piani di massa che sono collegati tra loro.Materiali isolantisono utilizzati per separare questi strati al fine di garantire l’assenza di interazioni elettriche e di danni fisici.
Utilizzo:Sono idealmente utilizzati in applicazioni in cui i vincoli di peso e spazio hanno la precedenza, come smartphone, laptop e sistemi di calcolo ad alta velocità. La loro capacità di supportare circuiti ad alta velocità li rende estremamente preziosi nei settori delle telecomunicazioni e dell’aerospazio.
Costruzione:Qualsiasi singolo strato può essere lavorato separatamente, con circuiti individuali che presentano fori passanti praticati al loro interno. Tale interconnessione è la base della vasta gamma di funzioni che tali schede rendono possibili.
Processo di produzione dei PCB multistrato
Il processo di produzione per la realizzazione di PCB multistrato prevede una serie di passaggi complessi, tutti necessari per rendere la scheda funzionale e affidabile:
Elaborazione dello strato interno:La lavorazione inizia con substrati rivestiti di rame, sui quali viene depositato un film fotosensibile. Quando viene esposto alla luce, il film si indurisce in conformità con il disegno del circuito, consentendo una modellazione precisa. Successivamente si procede con l’incisione, durante la quale il rame e il film non esposto vengono rimossi chimicamente, lasciando intatti i percorsi del circuito desiderati.
Posa e Laminazione:Gli strati interni con motivi sono impilati insieme a materiali isolanti. Ogni strato viene mantenuto nella sua posizione precisa tramite perni di allineamento. L’impilamento è sottoposto a un processo di laminazione con calore e pressione che fa sì che gli strati isolanti si fondano e uniscano l’insieme in un’unica unità solida.
Foratura dei vias e placcatura dei fori passanti:Dopo la laminazione, la scheda viene forata per creare i via, consentendo connessioni elettriche tra gli strati. I fori vengono quindi sottoposti a placcatura passante, fornendo un percorso elettrico e garantendo la conducibilità in tutta la scheda.
Elaborazione dello strato esterno:Analogamente al processo degli strati interni, gli strati esterni vengono lavorati per formare il disegno definitivo del circuito. Rivestimenti finali come maschere di saldatura o placcatura in oro vengono applicati per proteggere le superfici in rame e aumentarne la durata.
La complessità di questo processo di produzione richiede livelli molto elevati di precisione e delicatezza in ogni fase, poiché gli errori possono compromettere l’integrità e la funzionalità della scheda.
Considerazioni di progettazione per PCB multistrato
La progettazione di PCB multistrato implica diverse considerazioni chiave per garantire la massima efficienza e producibilità:
Sequenza di livelliI progettisti dovranno determinare il numero e l’ordine degli strati in funzione della complessità del circuito e delle esigenze specifiche dell’applicazione. La sequenza degli strati ha un effetto significativo sia sulle prestazioni sia sui costi.
Selezione dei materiali:Le applicazioni ad alta frequenza richiedono materiali come Rogers o poliimmide, poiché possiedono proprietà superiori di integrità del segnale e stabilità termica.
Gestione delle Tracce e degli Spazi:Una corretta gestione della larghezza delle tracce e delle spaziature è fondamentale per la riduzione del crosstalk e l’integrità del segnale, in particolare nei circuiti ad alta velocità.
Tipi di viaEsistono vari tipi di via tra cui i progettisti possono scegliere, come via passanti, ciechi o sepolti. Tutti influenzano le prestazioni e il costo della scheda e richiedono quindi un equilibrio tra un design compatto e la producibilità.
Tutti questi elementi svolgono un ruolo fondamentale nelle prestazioni complessive del consiglio; pertanto, la pianificazione è necessaria.
Implicazioni sui costi dei PCB multistrato
Sebbene i PCB multistrato offrano prestazioni migliori e una maggiore flessibilità di progettazione, sono più costosi rispetto alle schede a uno o due strati. Diversi fattori sono responsabili del costo di queste schede:
Conteggio dei livelli e complessità:Maggiore è il numero di strati, più elevato è il costo, perché nella produzione sono coinvolti più materiali e più tempo.
Materiali utilizzati:Le applicazioni ad alte prestazioni richiedono l’utilizzo di materiali speciali come FR-4 ad alto Tg e poliimmide, che sono più costosi.
Volume di produzioneAlti livelli di produzione hanno l’effetto di ridurre il costo per unità grazie alle economie di scala e, di conseguenza, la produzione in grandi quantità è più economica.
Requisiti tecnologici:Tecniche complesse comeinterconnessione ad alta densità (HDI)la tecnologia e l'uso di microvias contribuiscono al costo.
A prescindere dalle spese, le prestazioni superiori e la versatilità dei PCB multistrato li rendono indispensabili nelle applicazioni orientate alle prestazioni.
I PCB multistrato hanno trasformato il mondo dell’elettronica offrendo opzioni di circuiteria ad alta densità che consentono progetti di dispositivi più avanzati. Dal loro complesso design a strati e dalla capacità di concentrare numerosi circuiti in un ingombro limitato, fino al loro ruolo critico in applicazioni ad alta velocità e con vincoli di spazio, i PCB multistrato hanno stabilito lo standard per la produzione elettronica avanzata. Nonostante la loro complessità e i relativi costi, la flessibilità di progettazione e le maggiori prestazioni li rendono imprescindibili in un’ampia gamma di applicazioni, dalle telecomunicazioni all’aerospaziale fino all’elettronica di consumo.
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Risorse utili:
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