Il principio di funzionamento della scheda PCB

The reason electronic devices can perform different functions is that the internal PCBA board provides it with various capabilities. We usually refer to the printed circuit board in the equipment as PCB, which is actually not the correct name. The printed circuit board itself cannot work, it acts as a carrier for the electronic equipment, and the PCBA board is the main body that makes the electronic equipment work.

The smartphone you use has a long, uncluttered line. The main function of these lines is to integrate the hardware devices of the mobile phone into a single PCBA, including Wi-Fi, antenna, GPS, fingerprint sensor, etc. In the following content, FS Technology will take a mobile phone as an example to show you Come funziona il PCB.

Conoscenza di base del PCBA

The development of PCBA is very rapid. Humans have never known what PCBA is, and it only took a century to understand the working principle of printed circuit boards and become the core of the electronics industry. Circuit boards were first invented in 1936 by Austrian Paul Eisner. Its development was aided by the use of the technology in radio equipment by the US military, as the technology became more well-known in the United States. In 1948, PCBA’s ability to work was recognized around the world and used for commercial purposes. In the mid-1950s, printed circuit boards became commonplace in people’s daily lives. As printed circuit boards dominate the electronics manufacturing industry, more and more attention has been paid to how circuit boards work.

Forse avete visto una scheda come questa, magari verde o di un altro colore. Quello che sembra un semplice circuito stampato è in realtà un labirinto multistrato di centinaia di fili di rame. La scheda fornisce un supporto e un blocco efficace per tutti i componenti montati sulla sua superficie, mentre le linee al centro della scheda costituiscono una piattaforma per la comunicazione e la collaborazione tra i componenti.

PCB VS PCBA

Per gli operatori del settore non-PCBA, è facile confondere i concetti di PCB e PCBA. In realtà, PCB è l'abbreviazione di printed circuit board (circuito stampato) e PCBA è l'abbreviazione di printed circuit board assembly (assemblaggio di circuiti stampati). Esistono differenze essenziali tra i due. Di solito si chiama PCB il modello conduttivo formato dalla combinazione del circuito e del componente stampato sul materiale isolante secondo un progetto predeterminato, mentre la scheda su cui sono stati installati i componenti elettronici è chiamata PCBA.

Come funzionano i PCB

I circuiti stampati sono realizzati isolando lo strato conduttore superficiale in lamina di rame attraverso il materiale isolante di base della scheda, che consente alla corrente di fluire attraverso i vari componenti lungo un percorso predefinito, realizzando in ultima analisi funzioni quali la produzione di energia, l'amplificazione, l'attenuazione, la modulazione, la demodulazione e la codifica. Questa è la descrizione di un Sito web del governo PCBA. It may not be easy for non-industry practitioners to understand. FS Technology will disassemble the working principle of the entire mobile phone PCBA to show you.

Collegamento delle tracce PCBA ai componenti

Understanding how a printed circuit board works should start with its composition. The entire PCBA board is composed of bare boards and components, such as microchips, resistors, capacitors and connectors. I produttori fissano i componenti al PCB mediante saldatura o altre tecniche. Prendiamo, ad esempio, un PCB monofaccia, una scheda che presenta componenti elettronici e fili solo su un lato della scheda. Di solito si montano i componenti su una scheda non conduttiva Assemblaggio SMT tecnologia o PCBA Assemblaggio DIP e li collega attraverso piccoli percorsi chiamati tracce. Le tracce permettono ai componenti elettrici dell'intera scheda di funzionare, dando loro energia. Non tutti i dispositivi hardware sono montati direttamente sul PCB; componenti come monitor e telecamere sono collegati al PCB tramite connettori di accoppiamento e cavi piatti.

Il principio di funzionamento dei circuiti bifacciali e multistrato consiste nell'introdurre gas di processo (Ar, N2, O2, ecc.) nel collegamento sotto vuoto spinto, e il gas viene ionizzato in plasma. Sotto l'azione del campo elettrico, questi plasmi si muovono rispettivamente verso l'alto e il basso potenziale. I gruppi atomici che si muovono verso il basso potenziale bombardano il bersaglio (rame), in modo che gli atomi di rame vengano strappati dal rame e infine ricoperti sul substrato (FRP), cioè il laminato rivestito di rame. Si tratta di un metodo fisico tradizionale, che presenta i vantaggi dell'assenza di inquinamento e di una tecnologia matura. Lo svantaggio è che l'efficienza è lenta e il ciclo è lungo. Se si vuole realizzare rapidamente il Processo di produzione dei PCBÈ possibile creare il modello inciso in anticipo e quindi formare il PCB nel modo sopra descritto; il foro interno per la connessione può anche essere placcato con rame metallico per renderlo metallizzato.

L'immagine qui sotto è la scheda PCB scattata da FS Technology tramite raggi X. L'area scura nella figura rappresenta il filo o la traccia e la sua parte è costituita da un materiale isolante non conduttivo in fibra di vetro intrecciata e da un adesivo in resina epossidica FR4. In questa immagine a raggi X, si può notare che anche se ci sono molti fili impilati l'uno sull'altro sulla scheda, non sono in contatto tra loro.

Scheda PCB fotografata ai raggi X

The picture below is the key to the operation and function of the mobile phone circuit board – the microchip, referred to as a system-on-a-chip or SoC for short. Because it is mounted in a grid of connection points on the PCB (pads of the ball blue array), the hub is connected to a wire or trace that runs through the PCB. There are also many pads on the PCBA where other microchips are mounted, such as memory chips and wireless chips as well as resistors, capacitors, and other components.

SoC in PCBA

Next, let’s focus on a small set of wires. As mentioned above, there are a lot of wires inside the phone, and the total length of these wires can go around a football field. In the image below we can see that there are 15 traces connecting the SOC and the 16MP rear camera, if more traces are used, it means more data can be sent. If you look closely, you will see that as these traces are numerous, they are independent of each other. To make it easier to understand the traces, the diagram below shows just one set of wires, but the traces in the phone are actually routed along the edge of the printed circuit board and connected to a flat cable to the touchscreen display. All these tiny signal lines have to go through the mobile PCBA board to work. PS: The width is less than 1 mm.

15 tracce di PCB disposte in modo ordinato

In breve, il circuito stampato consente a ciascun componente di collegarsi al SoC o ad altri microchip attraverso centinaia di fili ed è organizzato in modo piuttosto preciso.

La composizione della scheda PCB

This smartphone PCB is actually made up of ten conductive layers, the top and bottom layers of which are used to mount the Componenti PCBA and act as multiple antennas. In order for it to function properly, power and ground planes are included on every circuit board. In addition, the ground plane also has the functions of electromagnetic shielding and heat dissipation. The remaining four intermediate layers are used to carry all communication lines or signal lines. Each conductive layer contains copper and insulating fiberglass and epoxy. Il PCBA per smartphone mostrato qui ha solo 10 strati conduttivi, ma in altre applicazioni possono avere da 2 a 50 strati in più. FS Technology può produrre PCBA multistrato con un massimo di 56 strati.

Scheda PCBA a dieci strati conduttivi

Inoltre, sulla parte superiore e inferiore della PCBA è presente uno strato di maschera di saldatura colorata, che funge da isolante elettrico e rende così disponibili le piazzole dei componenti. Sopra c'è la serigrafia, che include l'inchiostro per la marcatura e le lettere che indicano la posizione dei componenti.

Maschera di saldatura PCBA colorata

Affinché il circuito stampato funzioni correttamente, il segnale deve passare attraverso ogni strato di rame conduttivo e il materiale isolante tra di essi. Questo smartphone ha dieci strati separati di rame conduttivo e materiale isolante tra ogni strato. Come si propaga il segnale da uno strato all'altro?

Gli strati del PCB svolgono questa funzione perforando o metallizzando i segnali attraverso i vias o interconnessioni verticali. Questi vias collegano i fili di ogni strato tra loro, collegando così più componenti e realizzando il lavoro delle schede multistrato. Esistono tre tipi di vias che possono essere realizzati con il sistema Produzione di PCB tecnologia dei produttori cinesi.

  • Foro passante: un foro che va dallo strato superiore a quello inferiore.
  • Vias ciechi: I vias ciechi collegano lo strato superiore o inferiore allo strato intermedio.
  • Vias interrati: mentre i vias interrati collegano gli strati interni

Tre tipi di vias nel PCBA

Poiché questo processo richiede l'attraversamento di molti strati, quando si attraversano strati conduttivi non collegati, viene rimosso il rame intorno ai vias su quello strato. Se si osservano ai raggi X le piazzole di montaggio sulla parte superiore del circuito stampato, si possono notare tre serie di fili che corrono in direzioni diverse, mentre i fori attraversano ogni strato.

These complex wires exist on the PCB in the center of the phone, and they are so incredible. Each model of smartphone is different in shape and specification, so engineers need to use Strumenti per la progettazione di PCB to design different types of PCBA. For example, some mobile phones have separate top and bottom PCB boards, the larger one is called the main board and the smaller one is called the daughter board.

Disegno di smontaggio del PCBA del telefono cellulare

Un altro dettaglio importante è che il circuito stampato è più leggero, pesa solo un cucchiaio d'acqua e si adatta perfettamente al vostro telefono. Gli ingegneri innovano costantemente per rendere microchip, resistenze, condensatori, induttori e connettori il più piccoli possibile, con alcuni componenti più piccoli di una pulce.

Componenti PCBA più piccoli di una pulce

In passato, i progetti di schede PCBA utilizzavano componenti che occupavano troppo spazio sulla scheda e sulla scheda. Poiché il meccanismo di montaggio di questi componenti prevede che i pin passino attraverso i fori di connessione, questi vecchi progetti sono chiamati componenti a foro passante. Qui, invece, si tratta di componenti SMD montati con la tecnologia di assemblaggio SMT.

The above is a summary of the “How does a PCB board work” by FS Technology. I believe that after reading this article, you have a deep understanding of PCBA, and if you want to try to make your own Biglietto da visita PCBPer i passaggi dettagliati, consultate il nostro post sul blog.

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