Circuiti stampati e affidabilità: il valore aggiunto delle soluzioni made in Italy

I PCB (Printed Circuit Board), in italiano circuiti stampati, rappresentano una delle componenti più importanti dell’elettronica contemporanea, risultando un supporto meccanico in grado di produrre delle connessioni con gli altri elementi. Alla base c’è l’adozione di conduttori realizzati in rame, a fronte di un processo di progettazione e realizzazione alquanto articolato e sempre più orientato alla personalizzazione, questo anche per ottimizzare una condizione quale quella dell’affidabilità del sistema.

Ed è proprio l’affidabilità a rivelarsi uno dei parametri maggiormente determinanti nella valutazione dell’efficacia del singolo PCB, di cui influenza la sicurezza, la durata e la stabilità: tratti che si ripercuotono sul macchinario in cui il circuito stampato viene inserito.

Non tutti sanno che la produzione dei PCB sta conoscendo sviluppi particolarmente all’avanguardia nel Belpaese. Qualcosa di correlato alla presenza di realtà di eccellenza come VT100 (sito VT100.srl): azienda veneta che si distingue per l’estrema chiarezza con cui viene effettuata ogni singola lavorazione, complice un’integrazione di tale aspetto con la progettazione e le certificazioni conferite all’intero processo produttivo, materiali inclusi.

Vediamo dunque qual è il valore aggiunto di una progettazione e produzione di circuiti stampati made in Italy nonché i fattori che stanno dietro al concetto di affidabilità.

Come funziona un PCB e gli ambiti principali di utilizzo

Ma come funziona un circuito stampato, concretamente? Come abbiamo accennato, il PCB costituisce la piattaforma su cui vengono disposte e collegate le diverse componenti elettroniche, assicurando il supporto e le connessioni necessarie al funzionamento del sistema.

Detto ciò, in linea generale, il circuito stampato presenta una base realizzata in materiale isolante sulla quale vengono predisposti dei percorsi conduttivi, generalmente in rame, le cosiddette piste. Queste ultime hanno il compito di creare i collegamenti elettrici tra le componenti installate sulla scheda, consentendo il passaggio dei segnali e dell’alimentazione necessari al funzionamento del dispositivo.

Una volta sviluppata tale impostazione, si predispongono resistenze, condensatori, circuiti integrati e altri elementi, definendo lo schema stabilito durante la precedente fase progettuale: è proprio l’insieme formato dalla scheda, dalle piste e dalle componenti elettroniche a permettere al circuito di eseguire le funzioni previste.

Pertanto, le applicazioni dei PCB sono ormai trasversali a molteplici comparti. Tuttavia, è soprattutto negli ambiti in cui un malfunzionamento può avere conseguenze importanti che il requisito dell’affidabilità diventa imprescindibile. È il caso, per fare degli esempi, dell’automotive, delle apparecchiature medicali, dei sistemi di automazione e controllo industriale e del settore aerospaziale.

Occorre inoltre considerare che un PCB può trovarsi esposto, nel corso della propria vita utile, a variazioni di temperatura e umidità, vibrazioni, urti e sollecitazioni elettriche, fattori che devono essere considerati già nella progettazione.

I passaggi chiave per la realizzazione di un circuito stampato affidabile

Alla luce di quanto detto, sussistono i presupposti per analizzare i passaggi che garantiscono l’affidabilità di un circuito PCB nonché la sua stessa realizzazione a regola d’arte. Si tratta soprattutto di quelli che seguono:

1. analisi dei requisiti: ha per oggetto la fattibilità del singolo progetto in termini di budget, esigenze, condizioni iniziali e tempistiche. È fondamentale anche per il conferimento del preventivo al cliente;
2. progettazione della scheda elettronica: in questa fase si definiscono nei dettagli tutti gli elementi progettuali, in linea con quanto concordato insieme al cliente nello step precedente;
3. sbroglio del circuito stampato: si risolvono eventuali criticità emerse durante la progettazione, attuando la trasposizione del circuito lungo file digitali noti altresì come file Gerber. Il conseguimento dei file Gerber è essenziale perché risulta la base su cui viene attuata la produzione;
4. progettazione del firmware: il firmware è il programma che assicura la stabilità nonché lo stesso funzionamento del circuito stampato in presenza di componenti programmabili. Incide perciò profondamente sulla sua affidabilità nell’epoca odierna.

Come si verifica l’affidabilità dei PCB?

L’affidabilità di un circuito stampato non può essere valutata soltanto sulla base del corretto funzionamento iniziale: è qualcosa di più complesso e articolato e in quanto tale comporta l’adozione di metodologie adeguate e dunque avanzate. È questo approccio che dà modo di verificare come la scheda reagisce alle condizioni e alle sollecitazioni che potrebbe incontrare durante la propria vita operativa.

A tale scopo vengono utilizzate diverse tipologie di test, a proposito delle quali forniamo una panoramica generale:

• test termici: simulano situazioni di natura termica come le variazioni di temperatura, anche ripetute, così da valutarne gli effetti sulla scheda;
• test legati a umidità e condizioni ambientali: sono utili per verificare il comportamento dei materiali e la stabilità del PCB in situazioni potenzialmente critiche;
• test di natura meccanica: riproducono le sollecitazioni fisiche a cui il circuito può essere sottoposto durante il trasporto o il funzionamento, così da capire come realmente reagisce;
• test funzionali: sono finalizzati a verificare il comportamento complessivo della scheda, simulandone le effettive condizioni di utilizzo.

L’obiettivo di tali test è quindi individuare eventuali criticità prima che possano tradursi in guastidurante l’impiego del dispositivo. Il loro conseguimento si rivela essenziale in chiave predittiva, influenzando la qualità reale del singolo PCB.

Il valore aggiunto di rivolgersi a una realtà del made in Italy

Una progettazione e produzione di circuiti stampati made in Italy non si limita a tenere conto di tutti gli aspetti che abbiamo descritto. Presenta il vantaggio non solo di possedere un adeguato know-how interno, tecnico e umano, ma anche una conoscenza approfondita delle esigenze delle realtà italiane, assicurando la piena trasparenza degli standard e dei processi qualitativi.

Avviando una partnership con un’azienda specializzata come VT100 si potrà inoltre contare su soluzioni personalizzate – e dunque concepite secondo un approccio tailor made – in grado di adattarsi al singolo progetto (e non il contrario, come avviene per i prodotti standard). Infine, un aspetto tenuto in considerazione dall’azienda veneta è quello della miniaturizzazione: un trend in costante ascesa, centrale in diversi comparti.