COS'È UN CIRCUITO STAMPATO

In questo articolo ti illustrerò cos'è un circuito stampato.


In elettronica un circuito stampato è un supporto utilizzato per interconnettere tra di loro i vari componenti elettronici di un circuito tramite piste conduttive incise su di un materiale non conduttivo.

Solitamente il materiale utilizzato come supporto è la vetronite ramata, ovvero, una piastra di fibra di vetro ricoperta da un sottile strato metallico. Questo strato viene in seguito intagliato con la tecnica di fotoincisione (tramite l'azione di luce e acidi) o con quella di fresatura meccanica (tramite fresa CNC).

L'intaglio serve per la creazione delle piste sopracitate che interconnettono tra loro i vari componenti del circuito.


Circuito

CIRCUITI STAMPATI A SINGOLA FACCIA


Nei circuiti a "singola faccia" o "single layer", il rame è posto da un solo lato del circuito (lato saldature o lato rame o bottom) mentre i componenti sono posizionati dall'altra parte (il lato componenti o top). Le connessioni sono realizzate attraversano fori passanti da parte a parte (THT, Through Hole Technology, "metodo tradizionale").

Il materiale in un circuito a singola faccia comprende la scheda ramata, detta "basetta", costituita da un supporto dallo spessore di circa 1,6 mm, in materiale isolante su cui è depositata una lamina di rame dallo spessore di 35 micron, corrispondenti a 305 g/m2.

Il materiale isolante più economico e di minori prestazioni, soprattutto in alta frequenza, è la resina fenolica (bachelite o SRBP) che appare di color giallo/marrone. Se invece sono richieste migliori prestazioni viene utilizzata la vetronite (FR4 o vetro epossidico), più costosa della resina e tende a rovinare le punte del trapano durante la foratura in quanto contiene fibre di vetro. Alla vista appare come un materiale verdastro e traslucido.


Le basette (scheda ramata) si possono acquistare presso i negozi di componenti elettronici e costano nel formato classico di 100x160 mm (Eurocard), circa un paio di euro.

Esistono anche schede con uno spessore maggiore o minore di rame, ma si tratta di materiale meno reperibile. Sono in commercio anche basette con uno spessore complessivo inferiore al millimetro, adatte per esempio per produrre simcard, ma anche queste ultime sono quasi del tutto introvabili nei comuni negozi.


Per disegnare le piste di solito viene utilizzata la tecnica sottrattiva:

partendo da una superficie interamente coperta di rame, viene eliminato il materiale che non serve per realizzare il circuito, lasciando invece quello necessario per creare i collegamenti elettrici. Anche se si può realizzare con sistemi meccanici (in commercio vi sono delle frese a controllo numerico specifiche per questo scopo, dal costo di qualche migliaio di euro) di solito si procede per via chimica. Innanzitutto bisogna proteggere il rame con un pellicola resistente e successivamente aggredire l'intera basetta con sostanze chimiche capaci di eliminare il rame non coperto. Il rame coperto dalla pellicola non verrà intaccato e formerà le piste necessarie per collegare i vari componenti.




CIRCUITI STAMPATI A DOPPIA FACCIA


Quando si realizza un circuito stampato a doppia faccia che ospita numerosi componenti può essere complesso realizzare tutte le connessioni necessarie disegnando le piste da un solo lato della basetta. Una soluzione per ovviare al problema consiste nell'utilizzare i cosiddetti ponticelli (jumper) ovvero degli spezzoni di filo che permettono di "saltare" gli ostacoli presenti sul lato saldature passando attraverso il lato componenti. Non sempre questa soluzione si dimostra utile perché i ponticelli sono vincolati ad essere rettilinei e non troppo lunghi, potrebbe quindi essere difficile montare i componenti.

Una seconda soluzione consiste nell'utilizzo di basette le cui piste sono realizzate su entrambe le facce, cioè dual layer: in questo modo risulta più facile completare lo sbroglio, scegliendo il lato su cui far passare i vari segnali. Il materiale per la realizzazione di questo tipo di circuito è costituito da una basetta su cui il foglio in rame è incollato ad ambedue le facce.



Un circuito a doppia faccia è costituito dai seguenti elementi:

  • Un foro metallizzato al cui interno è stato depositato uno strato di rame tale da realizzare il collegamento elettrico e meccanico tra le due facce.

  • Una resistenza i cui collegamenti sono realizzati sul lato componenti. Il reoforo di sinistra ha una doppia saldatura che garantisce anche il collegamento elettrico tra una pista del lato superiore ed una del lato inferiore

  • Un resistore montato come se fosse saldato su un circuito a singola faccia

  • Il collegamento tra una pista posta sul lato componenti ed una posta sul lato saldature realizzato con un filo lungo qualche millimetro.

Di solito nei circuiti industriali troviamo anche più layer (multilayer) ma solo i due esterni sono visibili. I collegamenti tra i vari layer sono realizzati attraverso fori metallizzati, a volte anche ciechi, cioè non passanti.


CIRCUITI STAMPATI SMT


La tecnica di montaggio superficiale (SMT: Surface Mount Technology o anche SMD dove D sta per Device) dei componenti permette la saldatura senza realizzare un foro nella basetta perché le piste ed i componenti da saldare si trovano sullo stesso lato.





I circuiti SMT sono poco utilizzati in ambito hobbistico per diversi motivi:

  • Non è semplice reperite i vari componenti elettronici

  • Le piccole dimensioni rendono problematiche le saldature

  • È necessario utilizzare disegni di alta precisione per il master e materiali di ottima qualità

  • È impossibile riutilizzare i componenti una volta saldati

In genere i circuiti SMT sono almeno dual layer, con componenti saldati su uno o su entrambi i layer e con fori metallizzati che hanno lo scopo di creare un collegamento elettrico tra di essi. Sullo stesso circuito stampato a volte possono essere presenti componenti THT e SMT.



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