Le schede elettroniche fanno ormai parte di ogni dispositivo moderno, dall’elettronica di consumo ai macchinari industriali. Rappresentano infatti il cuore tecnologico che controlla funzioni, processi e comunicazione tra i vari componenti. Eppure, la produzione di schede elettroniche resta ancora un mistero anche per chi le utilizza quotidianamente nel proprio lavoro. Si tratta di un processo complesso, che si compone di varie fasi cruciali per ottenere qualità e affidabilità del circuito finale, soprattutto quando la scheda deve operare all’interno di macchinari industriali, sistemi automatici o applicazioni critiche. In questo articolo andiamo ad analizzare come avviene la produzione di una scheda elettronica, dalla progettazione al collaudo finale.
1.Progettazione
La prima fase della produzione di schede elettroniche è la progettazione, indispensabile per definire l’architettura del circuito, la funzione della scheda e stabilire i componenti necessari. La progettazione elettronica comprende la realizzazione dello schema elettrico del circuito, con piste e dei layer della scheda e la scelta di microcontrollori, sensori e componenti passivi presenti. Il risultato è il PCB (Printed Circuit Board), pronto per essere prodotto. Prima di passare alla fase successiva, vengono svolte simulazioni e verifiche di compatibilità, per verificare che tutto funzioni correttamente.
2.Produzione
Nella seconda fase, il PCB ottenuto, che rappresenta la base fisica della scheda elettronica, deve essere prodotto concretamente. Questo avviene tramite incisione del rame sul materiale isolante, creazione delle piste conduttive e dei fori passanti per i componenti e definizione delle caratteristiche tecniche della scheda. A questo punto, si procede con un primo trattamento superficiale, utile a proteggere le piste dalla corrosione e garantire una buona saldabilità, per finire con la serigrafia e la finitura, che prepara la scheda all’assemblaggio dei componenti elettronici.
3. Montaggio superficiale SMT
Le schede elettroniche moderne vengono montate tramite tecnologia SMT (Surface Mount Technology), cioè con saldatura che prevede l’applicazione dei componenti elettronici sulla sua superficie. Il processo, che prevede applicazione della pasta saldante sul PCB, posizionamento automatico dei componenti e saldatura tramite forno a rifusione, avviene su linee automatiche. Il montaggio superficiale SMT permette di utilizzare componenti molto piccoli, garantendo precisione, compattezza e affidabilità del circuito.
4. Assemblaggio THT
Alcuni componenti richiedono la tecnologia THT (Through-Hole Technology) con assemblaggio a foro passante. Questo può avvenire in maniera manuale o automatico su linee di montaggio ad hoc, comprendenti saldatrici ad onda con tunnel di azoto inertizzato che riduce drasticamente la generazione di scorie e saldatrici selettive di ultima generazione.
5.Ispezione e Test In-Circuit
Dopo il montaggio, la scheda elettronica viene sottoposta ad ispezione ottica automatica (AOI): si tratta di un fondamentale sistema di verifica che, tramite telecamere ad alta risoluzione, garantisce la massima affidabilità del prodotto finito e l’eliminazione di ogni difetto. Successivamente, avviene il test in-circuit, che controlla l’integrità elettrica della scheda esaminando aperture, resistenze, cortocircuiti, capacità ed altre misure di base. che mostreranno se l’assemblaggio è stato eseguito correttamente. L’obiettivo è assicurare che la scheda sia elettricamente conforme al progetto.
7. Collaudo e Conformal Coating
Nella fase di collaudo funzionale, la scheda elettronica viene testata in modo completo (hardware e firmware), come se fosse già installata nella sua applicazione finale. Questo serve ad assicurare al cliente che tutte le caratteristiche richieste siano soddisfatte. Sulle schede destinate ad ambienti caratterizzati da umidità, polvere, vibrazioni o agenti chimici, si applica infine un conformal coating. Parliamo di un trattamento protettivo fatto di resina trasparente, sottile e isolante che aderisce perfettamente alla scheda e fornisce una protezione totale.