Cosa sono le tracce del circuito stampato?

Le tracce del circuito stampato vengono incise direttamente sul substrato delle schede PCB. Sono anche note come percorsi. Queste tracce sono simili ai fili. Lo scopo principale di queste tracce è trasferire segnali o alimentazione ai componenti del PCB, ad esempio relè, resistori, terminali, alloggiamenti dei condensatori e conduttori. Come gestiscono questa situazione gli ingegneri PCB? Realizzano tracce per PCB a partire da un foglio di rame di larghezza ridotta.

Quindi il punto interessante è che queste tracce hanno trasformato i campi elettronici. Ad esempio, eliminano completamente i metodi di cablaggio tradizionali. I produttori le utilizzano oggigiorno per garantire affidabilità e come percorsi standardizzati.

Cosa sono le tracce del circuito stampato?

In parole semplici, le tracce del circuito stampato sono le sottili linee metalliche che si vedono generalmente su un circuito stampato. Immaginatele come piccole strade su cui viaggia l'elettricità. Quindi, quando si accende un dispositivo, l'elettricità scorre lungo queste tracce. Lo scopo è quello di collegare tutti i componenti.

Vedete, queste tracce sono estremamente importanti perché senza di esse, i vostri dispositivi elettronici non funzionerebbero affatto! Il punto principale è che sostituiscono i fili disordinati, rendendo i dispositivi più piccoli e affidabili. Perché sono importanti? Perché quasi tutti i dispositivi che usate ne contengono.

Materiali delle tracce del circuito stampato

Scopri questi materiali comuni per le tracce dei PCB:

● Rame (Cu)

● Alluminio (Al)

● Argento (Ag)

● Oro (Au)

● Nichel (Ni)

Rame (Cu)

I produttori di PCB utilizzano il rame (Cu) come materiale di produzione comune. Di conseguenza, nei PCB, viene sfruttato per costruire percorsi sottili per la trasmissione dei segnali. Sapevate che offre caratteristiche straordinarie? Questo lo rende una scelta indispensabile. Ad esempio, conduttività elettrica, prezzi convenienti e compatibilità.

Le caratteristiche uniche del rame e le sue prestazioni sono di grande aiuto per gli ingegneri, consentendo loro di produrre dispositivi elettrici di alta qualità. È in un certo senso il materiale più utilizzato grazie alla sua durevolezza, affidabilità e resistenza ai danni da manipolazione.

Proprietà:

● Elevata conduttività elettrica

● Conduttività termica

● Duttilità

● Economico

● Resiste alla ruggine

● Rapporto resistenza/peso

● Affidabilità

applicazioni:

Linee di trasmissione a microstriscia

 Le tracce in rame vengono utilizzate per migliorare i segnali ad alta frequenza nelle linee di trasmissione a microstriscia. È possibile personalizzare le tracce in rame con larghezze e spessori a piacere.

Amplificatori

 I produttori utilizzano tracce di rame negli amplificatori di potenza in modo da poter distribuire la potenza e regolare il livello di uscita.

Circuiti ad alta frequenza

Le tracce di rame migliorano le prestazioni dei circuiti ad alta frequenza, inclusi i sistemi radar o di comunicazione. Offrono una buona conduttività elettrica e una bassa resistenza di controllo.

Identificazione a radiofrequenza (RFID)

 Il produttore collega tracce di rame al sistema di identificazione a radiofrequenza. Questo trasmette i dati in modalità wireless. Viene utilizzato anche per scopi di archiviazione.

Dispositivi MEMS

 Queste tracce vengono utilizzate nei dispositivi microelettromeccanici. Combinano gli elementi meccanici ed elettronici in un unico percorso.

Pannelli solari

 I pannelli solari sono applicazioni per esterni. Richiedevano materiali con proprietà estese, in grado di resistere alla corrosione e a condizioni ambientali critiche. Per questo motivo, l'ingegnere inserisce le tracce di rame nei PCB dei pannelli solari.

Integrità del segnale

Le tracce in rame sono ampiamente utilizzate nei dispositivi elettronici. Migliorano l'integrità del segnale e riducono le interferenze elettromagnetiche (EMI) e la diafonia.

Alluminio (Al)

Come tutti sappiamo, l'alluminio è utilizzato da decenni nelle tecniche di produzione. È facilmente reperibile sul mercato. Questo metallo presenta eccellenti caratteristiche di resistenza alla corrosione. Le piste PCB in alluminio vengono realizzate attraverso un processo di produzione chiamato "nucleo metallico".

L'utilizzo di leghe di alluminio per la realizzazione delle piste dei circuiti stampati è fondamentale per la realizzazione di prodotti leggeri. Le sue caratteristiche di conduttività termica contribuiscono a dissipare il calore generato durante le operazioni di trasmissione.

Proprietà:

● Minore conduttività elettrica

● Eccellente conduttività termica

● Leggero

● Protezione dalla corrosione

● Durevole

● Affidabile

applicazioni:

Elettronica criogenica

 Le tracce di alluminio fungono da cavi superconduttori. Ciò consente l'alimentazione del segnale. Ecco perché mantengono un flusso di potenza elevato a temperature criogeniche. Ciò richiede temperature significativamente basse. I prodotti elettronici criogenici sono il calcolo quantistico o strumenti di ricerca e strumenti scientifici all'avanguardia.

PCB trasparenti per sistemi a raggi X

 Le tracce di alluminio contengono numeri atomici. Vengono utilizzate nei sistemi a raggi X per la loro minore attenuazione dei raggi X. Riducono notevolmente l'assorbimento delle radiazioni rispetto al rame. Queste tracce diventano trasparenti quando l'utente esegue una radiografia di un oggetto, consentendo risultati di osservazione chiari.

Applicazioni del fascio nucleare

Come abbiamo discusso, le leghe di alluminio offrono una buona conduttività termica. Pertanto, i produttori le utilizzano per realizzare applicazioni a fascio nucleare, che contengono elevati livelli di radiazioni. Le tracce di alluminio gestiscono la dissipazione del calore. Gli approcci di rilevamento, la strumentazione nucleare e l'elettronica degli acceleratori di particelle utilizzano queste tracce. Ciò contribuisce a ridurre la generazione di calore.

Sistemi di illuminazione a LED

 L'illuminazione a LED continua a generare calore durante il funzionamento. Sono necessari elementi che trasferiscano questo calore eccessivo. Le tracce di alluminio sono l'opzione migliore per controllare il surriscaldamento.

Aerospaziale e automobilistico

 I consumatori sfruttano le tracce di alluminio in vari sistemi industriali. Queste tracce eliminano il surriscaldamento durante il funzionamento. Nell'industria aerospaziale e automobilistica, le tracce di alluminio vengono utilizzate in veicoli, aeromobili, prodotti per la casa e dispositivi di consumo. Questi dispositivi incorporano le tracce di alluminio come dissipatore di calore.

Argento (Ag)

L'argento è più economico dell'oro. Offre un'elevata conduttività, caratteristiche di resistenza al calore e alla corrosione, che consentono una saldatura migliore. I produttori sfruttano questo materiale per migliorare la finitura superficiale del rame. Di conseguenza, crea uno strato protettivo sulle tracce dei componenti delle schede.

Proprietà:

● Dissipa efficacemente il calore.

● Massima conduttività elettrica.

● Resiste all'ossidazione meglio del rame.

● Costoso

applicazioni:

Circuiti stampati ad alta frequenza

Le tracce d'argento hanno una buona capacità di corrente, che favorisce la trasmissione del segnale. Queste tracce eliminano l'interruzione del segnale ad alte frequenze. Sono utilizzate in circuiti RF e prodotti con trasmissione del segnale precisa.

Apparecchiature mediche

  Le tracce d'argento sono utilizzate nei pacemaker e nei dispositivi diagnostici. Qual è il loro scopo principale? Queste tracce vengono inserite nei PCB per migliorare le prestazioni delle apparecchiature. Ciò consente loro di raccogliere informazioni accurate da dispositivi sensibili.

Sistemi militari

L'argento è un sostituto economico del rame. Per questo motivo, è ampiamente utilizzato nei sistemi militari. Protegge le applicazioni marine da condizioni estreme.

Elettronica di consumo

Le aziende di PCB come PCBasic si concentrano sulla produzione di componenti elettronici sicuri e affidabili. Le tracce d'argento forniscono uno strato aggiuntivo per la saldatura al PCB. Questo aumenta la durata e la resistenza dell'applicazione.

Oro (Au)

L'oro è un materiale costoso rispetto ad altri metalli. Tuttavia, possiede una vasta gamma di proprietà. È possibile incorporarlo per creare tracce durevoli nei circuiti stampati. Oltre alle sue caratteristiche principali (resistenza alla corrosione, flessibilità e capacità termica), consente una forte adesione tra i fili. Questo materiale è biocompatibile e si fonde rapidamente. Il produttore può riciclare questo componente per la produzione di nuovi materiali.

Proprietà:

● Eccellente resistenza all'ossidazione e alla corrosione

● Biocompatibile

● Finitura superficiale

● Costoso

● Flessibilità

● Facile da sciogliere

● Buona saldatura

● Senza piombo

applicazioni:

Connettori di bordo e contatti dell'interruttore

 La sostanza d'oro viene utilizzata nei PCB per rivestire i connettori di bordo e i contatti degli interruttori. Ciò contribuisce a creare una connessione stabile nel tempo.

Microelectronics

Il contributo della microelettronica, come i circuiti integrati o i semiconduttori, è elevato nei PCB. Per questo motivo, l'oro viene scelto per stabilizzarne le caratteristiche conduttive.

Equipaggiamento elettronico

 Le colonne placcate in oro sono utilizzate in dispositivi elettronici come computer, dispositivi indossabili e smartphone. Sono collegate alla scheda madre tramite circuiti secondari.

Veicoli spaziali e satelliti

 Le applicazioni spaziali e satellitari utilizzano tracce d'oro nei PCB per resistere a climi rischiosi. Queste tracce controllano efficacemente i sistemi di trasmissione e alimentazione delle comunicazioni.

Nichel (Ni)

Il nichel è comunemente utilizzato per creare doppi strati sulle piastre di rame nei PCB. Il primo strato protegge le piastre da ruggine e ossidazione. Allo stesso modo, il secondo strato ne prolunga la durata. Questo metallo funge anche da barriera tra i componenti della saldatura e il rame.

Proprietà:

● Offrono un'elevata resistenza all'ossidazione.

● Migliorare la durata della vita

● Saldabilità

● Conduttività elettrica moderata

● Durezza

applicazioni:

Placcatura ENIG

La placcatura in oro a immersione con nichel chimico è realizzata su PCB. Ciò fornisce un ulteriore strato di protezione dall'ossidazione.

Fori passanti placcati

 L'ingegnere utilizza il nichel per placcare i fori passanti. Questo migliora la resistenza meccanica dei PCB multistrato.

Connettori e punti di contatto

 I connettori e i punti di contatto dei PCB richiedono una solida integrazione per un utilizzo a lungo termine. Pertanto, per la saldatura e il cablaggio dei componenti viene utilizzato il nichel.

Spessore della traccia PCB

Lo spessore della traccia del PCB è definito dalla larghezza e dall'altezza della traccia stessa. Può essere deciso in base alle specifiche del progetto. In genere, lo spessore di una traccia di un circuito stampato varia da 0.008 pollici a 0.240 pollici. Considerare i seguenti fattori per determinare lo spessore della traccia del PCB:

● Spessore standard

● Larghezza della traccia

● Terminazione della traccia

● Calcolatrice delle dimensioni delle tracce

Spessore standard

Lo spessore standard delle tracce PCB per applicazioni semplici e industriali è compreso tra 0.5 oz/ft² e 2 oz/ft². Tuttavia, i progetti più impegnativi con alimentazione ad alta tensione richiedono uno spessore di 2 oz/ft² o superiore.

Larghezza traccia

La larghezza della traccia è generalmente fissata e specificata dal costruttore del PCB. Si riferisce alla sottile linea di rame conduttore che trasporta la trasmissione del segnale.

Terminazione della traccia

Un'altra cosa che il lettore dovrebbe ricordare è che la giunzione tra tracce e pad influenza anche lo spessore della traccia. La larghezza della traccia è determinata principalmente in base alla larghezza dei pad nei footprint SOIC.

Calcolatrice delle dimensioni delle tracce

I produttori di PCB utilizzano anche calcolatori per misurare lo spessore delle tracce. Questo li aiuta a scegliere le dimensioni appropriate per evitare surriscaldamenti e rischi di scosse elettriche.

Larghezza della traccia del PCB rispetto alla corrente

Qual è il rapporto tra larghezza della traccia del PCB e corrente? Semplificando al massimo, si può dire che il rapporto tra la traccia del PCB e la corrente indica la capacità di trasmissione. Lo spessore della traccia influenza notevolmente la tensione di alimentazione, da bassa ad alta corrente. Pertanto, la scelta della dimensione corretta è essenziale per aumentare l'affidabilità del PCB.

Calcolo della larghezza della traccia PCB per la corrente:

● Norma IPC-2221

● Fattori da considerare

Norma IPC-2221

Lo standard IPC-2221 è l'approccio più efficace. Aiuta i produttori a determinare la dimensione esatta dello spessore delle tracce. Indica diversi aspetti cruciali sotto forma di formule e grafici relativi alla capacità di corrente e all'aumento di temperatura. Osservate il grafico sottostante. Questo vi guiderà nella scelta dello spessore. Si basa sulla capacità di corrente degli strati esterni e interni.

Fattori da considerare

● Flusso di corrente

● Aumento di temperatura consentito

● Strato PCB

Come riparare le tracce del circuito stampato?

Quindi, quando una traccia si rompe su un circuito stampato, è possibile ripararla da soli. Il punto fondamentale è creare un nuovo percorso per il flusso di corrente. Per prima cosa, pulire l'area danneggiata da riparare. Lo sporco impedirà alla riparazione di aderire. Quindi utilizzare vernice conduttiva, stagno o un filo sottile per ricollegare la traccia rotta.

 È fondamentale assicurarsi che la nuova connessione sia salda e che il contatto sia completo. Perché è importante? Perché una riparazione non perfetta si guasterà presto. Capito? Se hai una buona riparazione delle tracce del circuito stampato, ti risparmierai la sostituzione dell'intera scheda!

Conclusione

Le tracce del circuito stampato sono i percorsi standard dei circuiti stampati. Distribuiscono la trasmissione dei segnali tra tutti gli elementi. Il produttore può scegliere tra diversi materiali per realizzare le tracce desiderate. Queste tracce sono ampiamente utilizzate in una vasta gamma di applicazioni per l'integrità del segnale. Lo spessore e la larghezza delle tracce influiscono direttamente sulle loro prestazioni. Pertanto, è importante considerare questo aspetto specifico durante la progettazione di tracce per PCB con qualità funzionali.