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| pcb [2016/11/04 22:00] – [Note generiche sulla progettazione di circuiti elettronici] admin | pcb [2020/09/27 16:55] (versione attuale) – [Collaudo] admin | ||
|---|---|---|---|
| Linea 1: | Linea 1: | ||
| ====== Circuiti stampati (PCB) ====== | ====== Circuiti stampati (PCB) ====== | ||
| - | /* | ||
| - | |||
| - | **Premessa** La pagina contiene due parti: | ||
| - | * la prima parte è solo un accenno dell' | ||
| - | * la seconda è sull' | ||
| - | * la terza è sull' | ||
| - | |||
| - | */ | ||
| - | ====== Note generiche sulla progettazione di circuiti elettronici | + | ===== Note generiche sulla progettazione di circuiti elettronici ===== |
| Passaggi nella realizzazione di un circuito stampato: | Passaggi nella realizzazione di un circuito stampato: | ||
| Linea 15: | Linea 7: | ||
| * schematico, schema elettrico del circuito | * schematico, schema elettrico del circuito | ||
| * layout, spazio dove collocare i componenti | * layout, spazio dove collocare i componenti | ||
| - | * master per fotoincisione | + | * master, stampa |
| - | Circuito stampato: supporto in vetronite (FR4) su cui è depositato uno strato di rame; il circuito si ottiene asportando il rame in eccesso e lasciando solo le piste; poi, dopo la foratura del PCB si montano e saldano i componenti. Piste = " | + | Circuito stampato: |
| + | * supporto in vetronite (FR4) su cui è depositato uno strato di rame | ||
| + | * il circuito si ottiene asportando il rame in eccesso e lasciando solo le piste (percorsi | ||
| + | * foratura del PCB in corrispondenza delle piazzole | ||
| + | * montaggio e saldatura dei componenti | ||
| Tecnologie per realizzare il circuito stampato: | Tecnologie per realizzare il circuito stampato: | ||
| - | * master e fotoimpressione; obsoleta, usata a scuola perché più semplice, meno costosa e più rapida | + | * master e fotoimpressione: è obsoleta |
| * si fa produrre la scheda all' | * si fa produrre la scheda all' | ||
| - | Quando | + | Quando |
| Passaggi: | Passaggi: | ||
| Linea 30: | Linea 26: | ||
| * viene generata una **netlist** che trasferiremo ad un altro software | * viene generata una **netlist** che trasferiremo ad un altro software | ||
| * creo il layout | * creo il layout | ||
| - | * devo sapere come collegare tra loro i terminali (o piedini) dei vari componenti (i software che utilizziamo ci guidano in questa operazione mostrando con delle linee i collegamenti fare) | + | * devo sapere come collegare tra loro i terminali (o piedini) dei vari componenti (i software che utilizziamo ci guidano in questa operazione mostrando con delle linee giuda i collegamenti fare) |
| La scheda viene mostrata come un rettangolo con tutti i componenti disposti all' | La scheda viene mostrata come un rettangolo con tutti i componenti disposti all' | ||
| - | Fattori | + | Fattori |
| - | * costo | + | * numero e da tipo dei componenti |
| - | * tecnologia | + | * dimensioni del PCB |
| + | * tecnologia | ||
| + | * PCB single layer o layer multiplo | ||
| Definizioni: | Definizioni: | ||
| - | * **single layer**: tutti i componenti sullo stesso lato della scheda | + | * **single layer**: tutti i componenti sullo stesso lato della scheda |
| - | * **sbroglio**: | + | * **sbroglio**: |
| + | |||
| + | /* | ||
| ===== Schede elettroniche che realizzeremo ===== | ===== Schede elettroniche che realizzeremo ===== | ||
| Linea 48: | Linea 49: | ||
| * attuazione | * attuazione | ||
| - | Progetti 2016: | + | Progetti |
| * scheda POV (// | * scheda POV (// | ||
| * shield harvesting energetico per alimentare una scheda Arduino con pannelli fotovoltaici (con misura della tensione prodotta) | * shield harvesting energetico per alimentare una scheda Arduino con pannelli fotovoltaici (con misura della tensione prodotta) | ||
| Linea 65: | Linea 66: | ||
| * saldare | * saldare | ||
| * collaudare la scheda | * collaudare la scheda | ||
| - | |||
| - | /* | ||
| - | |||
| - | ====== 2 Materiale e attrezzi di laboratorio ====== | ||
| - | |||
| - | ===== Il cassetto attrezzi ===== | ||
| - | |||
| - | Ogni studente dispone di un cassetto, numerato e assegnato in base al numero del registro, che contiene gli attrezzi di laboratorio. **Gli studenti sono responsabili del materiale loro assegnato e tutti gli attrezzi**. | ||
| - | |||
| - | {{:: | ||
| - | |||
| - | Quando si prende il proprio cassetto: | ||
| - | * controllare sempre che ci siano tutti gli attrezzi elencati nel foglio incollato nel fondo del cassetto | ||
| - | * che gli attrezzi siano sistemati correttamente (vedi figura sopra) e non danneggiati | ||
| - | Quando si termina l' | ||
| - | |||
| - | {{:: | ||
| - | |||
| - | Contenuto della scatola attrezzi (da sinistra a destra in figura): | ||
| - | * pinzetta metallica per componenti | ||
| - | * forbici | ||
| - | * tronchesino per tagliare la parte eccedente dei reofori | ||
| - | * pinza per piegare/ | ||
| - | * pompetta succhiastagno (si arma spingendo fino in fondo lo stantuffo, premendo il pulsante scatta la pompa che aspira lo stagno) | ||
| - | * cacciavite piccolo e grande a punta piatta | ||
| - | * supporto per schede/ | ||
| - | * spugna per pulire il saldatore | ||
| - | * saldatore (controllare che sempre che la punta sia pulita) | ||
| - | * spellafili | ||
| - | |||
| - | ===== Il saldatore ===== | ||
| - | |||
| - | La punta dello stagnatore (o saldatore) va pulita periodicamente. Una punta pulita ha un aspetto grigio e lucido, una sporca è nera ed è riconoscibile un deposito scuro sulla sua superficie. Lo sporco che si forma sulla punta è dovuto agli ossidi che si formano durante la saldatura. Una punta sporca non raggiunge una temperatura adeguata e produce saldature difettose. | ||
| - | |||
| - | Per pulire la punta è sufficiente una spugna inumidita in acqua distillata. La pulizia va fatta praticamente ad ogni saldatura toccando la spugna. Prima di cominciare a saldare e prima di riporre il saldatore è bene pulire la punta dopo aver sciolto una goccia di stagno (il flussante contenuto nella lega di stagno aiuta ad eliminare l' | ||
| - | |||
| - | Per pulire una punta molto sporca e scrostare l' | ||
| - | |||
| - | Il saldatore può essere riposto nella scatola anche caldo ma deve essere sistemato "come si deve". In particolare non deve toccare parti in plastica. | ||
| - | |||
| - | ===== Lo stagno ===== | ||
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| - | Per saldare si usa una lega di stagno. Oggi si usano leghe senza piombo che non sono tossiche ma fondono a temperature leggermente maggiori rispetto a quelle con piombo. La saldatura un po' più difficile. | ||
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| - | ===== Come si salda ===== | ||
| - | |||
| - | * la basetta può essere fissata sul supporto o appoggiata sul banco | ||
| - | * il saldatore deve essere efficiente, pulito e ben caldo | ||
| - | * inserire i componenti (prima quelli bassi, poi quelli alti) nei fori e divaricare i reofori per immobilizzarli | ||
| - | * toccare con la punta del saldatore piazzola e reoforo, poi avvicinare lo stagno | ||
| - | * lo stagno si scioglie sulle parti da saldare e si libera del fumo (è il flussante contenuto nella lega di stagno che reagisce con gli ossidi eliminandoli)((il fumo non è tossico ma meglio non respirarlo!)) | ||
| - | * 2-3 secondi di contatto col saldatore sono sufficienti; | ||
| - | * una buona saldatura deve avere una forma a cono, non a goccia (in questo caso si ha una saldatura fredda e che fa un cattivo contatto con la basetta) | ||
| - | * se la saldatura non riesce bene si può tentare di riprenderla o, ancora meglio, rifarla | ||
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| - | ===== Il trapano a colonna ===== | ||
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| - | La basetta va posizionata sopra un supporto di legno. Di solito si fora con punte da 0,8 mm. Diametri maggiori si usano per quei componenti che richiedono punte da 1 mm o 1,25 mm o se si riutilizzano componenti dissaldati sui cui reofori è presente un residuo di saldatura. La punta si fissa con una chiave che serve ad allargare e stringere il mandrino. | ||
| - | |||
| - | Nei fori di fissaggio si usa una punta da 3 mm. | ||
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| - | **E' indispensabile l'uso degli occhiali protettivi**, | ||
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| - | ===== Come realizziamo i circuiti stampati ===== | ||
| - | |||
| - | Il 90% degli istituti tecnici usa la tecnica di fotoimpressione e asportazione di rame con cloruro ferrico che usiamo al Pascal. Le alternative sono la fresatura con macchine a controllo numerico o l'uso di soluzioni non tossiche rigenerabili. | ||
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| - | Si parte da piastre presensibilizzate formate da: | ||
| - | * uno strato di bachelite | ||
| - | * un sottile strato di rame (pochi micron) | ||
| - | * un sottile strato di pellicola fotosensibile | ||
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| - | Procedimento: | ||
| - | * si stampa su carta il master del circuito stampato da produrre | ||
| - | * si toglie la pellicola protettiva dalle basette | ||
| - | * si posiziona il master sopra la basetta la si mette nel bromografo per sottoporla all' | ||
| - | * si espone la basetta per un tempo di esposizione che dipende dal tipo di master (9 min con carta, 1' | ||
| - | * con una soluzione di soda tiepida si elimina la pellicola colpita dai raggi UV esponendo il rame | ||
| - | * si elimina il rame esposto col un acido, il cloruro ferrico | ||
| - | * si elimina tutta la restante pellicola fotosensibile con una paglietta (dovrebbe condurre ma la togliamo lo stesso per facilitare la saldatura) | ||
| - | |||
| - | Dopo queste operazioni si esamina il circuito stampato per verificare la presenza di piste tagliate o rame in eccesso. Per verificare la conduzione si usa il tester come ohmetro (o il test di continuità). Piccoli errori possono essere corretti con saldature o asportando meccanicamente, | ||
| - | |||
| - | ===== Materiale utilizzato e schede prodotte ===== | ||
| - | |||
| - | Ogni studente ha un sacchetto di plastica con un' | ||
| - | |||
| - | Chi vuole può portare a casa la scheda finita pagando il costo dei componenti. | ||
| */ | */ | ||
| Linea 166: | Linea 79: | ||
| * la sigla **PCB** sta per //printed circuit board// cioè circuito stampato | * la sigla **PCB** sta per //printed circuit board// cioè circuito stampato | ||
| * lo **schematico** è una rappresentazione semplificata del circuito che mette in evidenza i componenti e le loro connessioni; | * lo **schematico** è una rappresentazione semplificata del circuito che mette in evidenza i componenti e le loro connessioni; | ||
| - | * il **layout** rappresenta il circuito stampato vero e proprio e tiene conto delle dimensioni effettive dei componenti e del tracciato delle piste; il layout mostra l' | + | * il **layout** rappresenta il circuito stampato vero e proprio e tiene conto delle dimensioni effettive dei componenti, del loro posizionamento |
| * il **footprint** di un componente è la descrizione fisica del componente che indica dimensioni, posizione e numerazione dei morsetti, ecc. (NB lo stesso tipo di componente può essere prodotto con footprint diversi) | * il **footprint** di un componente è la descrizione fisica del componente che indica dimensioni, posizione e numerazione dei morsetti, ecc. (NB lo stesso tipo di componente può essere prodotto con footprint diversi) | ||
| Linea 178: | Linea 91: | ||
| * verde -> solo footprint | * verde -> solo footprint | ||
| * ogni componente ha: | * ogni componente ha: | ||
| - | * un //RefDes// (// | + | * un //RefDes// (// |
| * una //label// descrittiva opzionale | * una //label// descrittiva opzionale | ||
| * un //value// col valore del componente (ad esempio '' | * un //value// col valore del componente (ad esempio '' | ||
| - | Il footprint può essere associato quando si seleziona il componente dal database (in basso a destra nella finestra) o successivamente. Nel primo caso può capitare che il footprint che serve non sia indicato; in questo caso si piazza il componente e si cambia il footprint successivamente. Per cambiare il footprint di un componente si seleziona '' | + | Il footprint può essere associato quando si seleziona il componente dal database (in basso a destra nella finestra) |
| ==== Le net e la netlist ==== | ==== Le net e la netlist ==== | ||
| - | In Multisim | + | In Multisim |
| La **netlist** è una lista che elenca il nome delle connessioni e dei morsetti dei componenti ad esse collegati. | La **netlist** è una lista che elenca il nome delle connessioni e dei morsetti dei componenti ad esse collegati. | ||
| Linea 200: | Linea 113: | ||
| * fare le correzioni necessarie | * fare le correzioni necessarie | ||
| * generare una nuova netlist che corregge quella in uso su Ultiboard scegliendo la voce '' | * generare una nuova netlist che corregge quella in uso su Ultiboard scegliendo la voce '' | ||
| - | Questa procedura si chiama **forward annotation**. | + | Questa procedura si chiama **forward annotation**((esiste anche una backward annotation che riporta le modifiche fatte in Ultiboard sul file di Multisim)). |
| Quando questo non è possibile o non funziona si può corregge la netlist in Ultiboard con lo strumento '' | Quando questo non è possibile o non funziona si può corregge la netlist in Ultiboard con lo strumento '' | ||
| Linea 212: | Linea 125: | ||
| * la stesura delle **piste** (// | * la stesura delle **piste** (// | ||
| - | Il prodotto finale sarà una file (o uno stampato, il **master**) che servirà per la realizzazione fisica della scheda. Il circuito, cioè il tracciato con le piste e le **piazzole** (//pads//) per saldare i componenti, sarà ricavato con un processo fotochimico((fotoimpressione della maschera del circuito con un bromografo seguita da uno sviluppo in acido)) asportando il rame che inizialmente ricopre completamente la scheda. | + | Il prodotto finale sarà un file (o uno stampato, il **master**) che servirà per la realizzazione fisica della scheda. Il circuito, cioè il tracciato con le piste e le **piazzole** (//pads//) per saldare i componenti, sarà ricavato con un processo fotochimico((fotoimpressione della maschera del circuito con un bromografo seguita da uno sviluppo in acido)) asportando il rame che inizialmente ricopre completamente la scheda. |
| ==== Dimensioni, tecnologia e unità di misura ==== | ==== Dimensioni, tecnologia e unità di misura ==== | ||
| Linea 223: | Linea 136: | ||
| * nella finestra '' | * nella finestra '' | ||
| La dimensione e forma della scheda può essere modificata: | La dimensione e forma della scheda può essere modificata: | ||
| - | * selezionandola e spostandone i vertici (il pulsante dei filtri '' | + | * selezionandola e spostandone i vertici (il pulsante dei filtri '' |
| * tracciandone una nuova con '' | * tracciandone una nuova con '' | ||
| Linea 242: | Linea 155: | ||
| Nella barra degli strumenti troviamo: | Nella barra degli strumenti troviamo: | ||
| - | * una serie di filtri (pulsanti a forma di imbuto) che permettono | + | * una serie di filtri (pulsanti a forma di imbuto) che permettono di selezionare |
| * un selettore a tendina per il layer e uno per la larghezza (//width//) delle piste (//track//) | * un selettore a tendina per il layer e uno per la larghezza (//width//) delle piste (//track//) | ||
| * il pulsante '' | * il pulsante '' | ||
| Linea 267: | Linea 180: | ||
| ==== Piste ==== | ==== Piste ==== | ||
| - | A questo punto bisogna collegare le piazzole dove saranno saldati i piedini/ | + | A questo punto bisogna collegare le piazzole dove saranno saldati i piedini/ |
| Prima di disegnare una linea bisogna selezionare un **layer** (livello) e una larghezza (//width//) per la traccia. I layer permettono di scegliere dove sarà disposto un elemento del layout. Sono particolarmente importanti: | Prima di disegnare una linea bisogna selezionare un **layer** (livello) e una larghezza (//width//) per la traccia. I layer permettono di scegliere dove sarà disposto un elemento del layout. Sono particolarmente importanti: | ||
| Linea 275: | Linea 188: | ||
| * il layer '' | * il layer '' | ||
| - | Il circuito del progetto POV può essere realizzato su una scheda a singolo strato perché, posizionando opportunamente componenti | + | Nei progetti più semplici, posizionando opportunamente |
| La larghezza delle tracce può essere impostata in vari modi: da un menu a tendina, scegliendo una larghezza predefinita per la net, oppure allargandola o restringendola (proprietà //width//) dopo averla tracciata. Il sistema più rapido per impostare la stessa larghezza per tutte le tracce è impostare il valore '' | La larghezza delle tracce può essere impostata in vari modi: da un menu a tendina, scegliendo una larghezza predefinita per la net, oppure allargandola o restringendola (proprietà //width//) dopo averla tracciata. Il sistema più rapido per impostare la stessa larghezza per tutte le tracce è impostare il valore '' | ||
| Linea 286: | Linea 199: | ||
| Per terminare il layout: | Per terminare il layout: | ||
| - | * disegnare un **piano di massa** (//power plane//) con lo strumento //Polygon// e assegnarlo alla net '' | + | * disegnare un **piano di massa** (//power plane// |
| - | * verifiche | + | * verificare |
| - | * stampare il master | + | * stampare il master |
| * controllare che le piazzole rispettino i criteri dettati dalla tecnologia di produzione scelta (ad esempio foro da 0,8 mm e diametro 2 mm) | * controllare che le piazzole rispettino i criteri dettati dalla tecnologia di produzione scelta (ad esempio foro da 0,8 mm e diametro 2 mm) | ||
| * controllare che le // | * controllare che le // | ||
| - | Il piano di massa si chiama così perché nelle schede multistrato si usano interi strati solo per GND e alimentazione e può essere creato anche in maniera automatica((con lo strumento '' | + | Il piano di massa si chiama così perché nelle schede multistrato si usano interi strati solo per GND e alimentazione e può essere creato anche in maniera automatica((con lo strumento '' |
| * facilitare il collegamento a massa dei vari componenti e ridurre la lunghezza di questi collegamenti | * facilitare il collegamento a massa dei vari componenti e ridurre la lunghezza di questi collegamenti | ||
| * ridurre i disturbi ed evitare l' | * ridurre i disturbi ed evitare l' | ||
| Linea 306: | Linea 219: | ||
| * dimensione piazzole: diametro 2 mm e foro da 0,6 ÷ 0,8 mm | * dimensione piazzole: diametro 2 mm e foro da 0,6 ÷ 0,8 mm | ||
| - | ==== Collaudo ==== | + | ==== Collaudo |
| - | La linea guida è: dubitare | + | Il collaudo del PCB si fa con una prima ispezione visiva per individuare eventuali piste interrotte o cortocircuiti dovuti alla mancata asportazione |
| + | |||
| + | A questo punto si può procedere all' | ||
| + | |||
| + | /* | ||
| Procedura di collaudo per Scheda POV: | Procedura di collaudo per Scheda POV: | ||
| Linea 333: | Linea 250: | ||
| * valutare l’esito finale | * valutare l’esito finale | ||
| * acquisire immagini significative al fine della descrizione del collaudo | * acquisire immagini significative al fine della descrizione del collaudo | ||
| + | |||
| + | */ | ||
| + | |||
| + | |||
| ===== Navigazione ===== | ===== Navigazione ===== | ||
| Torna all' | Torna all' | ||
pcb.1478296835.txt.gz · Ultima modifica: (modifica esterna)
