Da sapere per la progettazione del prodotto: Padroneggiati dagli ingegneri elettronici, questi concetti di base relativi ai componenti elettronici, alle tecnologie dei PCB e alle dimensioni dei componenti più utilizzati sono indispensabili anche per i progettisti di prodotto, i progettisti meccanici, i project manager e gli ingegneri addetti alla conformità normativa, al fine di ottimizzare lo sviluppo dei progetti.
Tipi di componenti elettronici di base
- Resistori: Un componente elettrico passivo a due terminali che si oppone al flusso di corrente.
- Condensatori: Un componente elettrico passivo a due terminali che immagazzina energia elettrica in un campo elettrico.
- Induttori: Un componente elettrico passivo a due terminali che immagazzina energia in un campo magnetico.
- Diodi: Un componente elettronico a due terminali che consente il passaggio della corrente in una sola direzione.
- Transistor: Un componente elettronico a tre terminali che può essere utilizzato per amplificare o commutare segnali elettrici. Assemblati in miliardi, i transistor costituiscono la base di tutta la logica informatica moderna.
- Fasce: Un interruttore azionato elettricamente che può essere utilizzato per controllare una varietà di circuiti elettrici.
Resistori a foro passante, il componente elettronico più elementare - Optoelettronica: componenti elettronici che convertono la luce in segnali elettrici o viceversa. GUIDATO (Diodo a emissione di luce) è uno di questi.
- Oscillatori: Componenti elettronici che generano una corrente alternata a una frequenza specifica.
- Regolatori di tensione: un gruppo di componenti elettronici che mantengono una tensione di uscita costante.
- Transformers: Componenti elettronici utilizzabili per modificare la tensione o la corrente di un segnale elettrico.
- Cristalli: Componenti elettronici utilizzati per controllare la frequenza di un circuito oscillatore.
- Filtri: Un gruppo di componenti elettronici utilizzati per rimuovere le frequenze indesiderate da un segnale elettrico.
- Circuiti integrati (IC): Un insieme di componenti elettronici interconnessi, come quelli descritti sopra, solitamente su un singolo chip semiconduttore, in grado di svolgere diverse funzioni.
Il vocabolario del PCB
- PCB: (Stampato Circuito stampatoIl substrato è il supporto di base utilizzato per creare circuiti elettronici. Si tratta di una scheda realizzata in materiale isolante, come la fibra di vetro, con percorsi conduttivi incisi al suo interno.
- PCBA: sta per Printed Circuit Board Assembly, che è il processo di saldatura dei componenti sul PCB per creare un circuito stampato funzionante. circuito elettronicoCiò include il montaggio di componenti, come circuiti integrati, resistori e condensatori, sulla scheda e la loro saldatura.
- Maschera per saldatura: Il sottile strato di polimero applicato sulla superficie di un circuito stampato (PCB) per proteggere le piste di rame dall'ossidazione e dai cortocircuiti.
- Platino: Il processo utilizzato per rivestire una superficie metallica con un sottile strato di un altro metallo, come stagno o oro.
- Incisione: Come descritto in precedenza, il processo di rimozione del materiale indesiderato da un PCB mediante l'utilizzo di una soluzione chimica.
- Laminazione: Il processo di unione di due o più strati di materiale per formare un'unica unità.
- Laminato rivestito in rame: Il materiale utilizzato per costruire un PCB, costituito da un sottile strato di lamina di rame incollato a un substrato.
- Serigrafia: come nella stampa, il processo A utilizzato per stampare testo e grafica su un PCB.
Like other design acronyms, PCB, PCBA and BOM are used daily by engineers but need a definition for newcomers. A list of manufacturing terms and acronyms helps product designers follow these exchanges.
- Traccia del circuito: La sottile linea di rame su un circuito stampato utilizzata per collegare i componenti elettrici.
- Via: Un piccolo foro in un circuito stampato, riempito di saldatura, utilizzato per collegare due o più strati attraverso la scheda.
- SMT (Tecnologia a montaggio superficiale): Metodo per il montaggio di componenti elettronici su un circuito stampato (PCB) mediante pasta saldante e forno a rifusione, senza forare il PCB. I componenti specifici sono descritti di seguito.
- Foro passante: Al contrario del metodo SMT descritto in precedenza, il montaggio a foro passante è un processo in cui i componenti vengono montati sul circuito stampato e saldati in posizione facendo passare i loro terminali o pin attraverso dei fori nel PCB e saldandoli poi sul lato opposto. Questo metodo di assemblaggio è anche noto come montaggio a foro passante, montaggio pin-in-hole o montaggio a foro passante.
- BGA (Ball Grid Array): una serie di sfere di saldatura utilizzate per collegare un componente a un PCB
- Saldatura a onda: Il processo utilizzato per saldare i componenti a un circuito stampato (PCB) tramite un getto di stagno fuso.
- Forno a rifusione: Un forno utilizzato per riscaldare un circuito stampato e fondere la pasta saldante, consentendo così di saldare i componenti alla scheda.
- Panelizzazione: Il processo di disposizione di più circuiti stampati su un singolo pannello per una produzione efficiente.
- Percorso: il processo di rimozione del materiale in eccesso da un PCB mediante una fresatrice
- Dispositivo o strumento di prova: Il dispositivo utilizzato per testare la funzionalità di un circuito stampato (PCB).
- File Gerber: IL formato file Utilizzato per descrivere la disposizione dei componenti, delle tracce e degli strati del PCB.
- Scegli e posiziona: Una macchina automatica controllata da computer, utilizzata per posizionare i componenti su un circuito stampato ad alta velocità.
- Ispezione ottica automatizzata (AOI): Una macchina utilizzata per ispezionare un circuito stampato alla ricerca di difetti.
Forme e ingombri dei componenti elettronici
Componenti elettronici a foro passante
- Guida assiale: Questo è il tipo più comune di impronta a foro passante, costituita da due terminali che si estendono dai lati del corpo del componente.
- Guida radiale: Questo tipo di impronta è costituito da due o più conduttori che si estendono dai lati del corpo del componente secondo uno schema circolare.
- DIP (Dual In-line Package): Questo package di circuito integrato ha una forma rettangolare e due file di pin che si estendono su ciascun lato
- SIP (Single In-line Package): Simile al DIP descritto sopra, ma con una sola linea: questo tipo di footprint è costituito da una fila di conduttori che si estendono dai lati del corpo del componente elettronico.
Forme standardizzate dei fori passanti
Tra le tante forme possibili, queste sono quelle di alcuni transistor:
| Nome dell'impronta o della forma | Montaggio superficiale, forma standardizzata | Esempi |
| TO-126, TO-92, TO-39, TO-18, TO-5 … | Contenitore a tre terminali, con o senza involucro metallico, da utilizzare per transistor a piccolo segnale.
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| TO-3, TO-3P, TO-220, TO-220F, TO-247 … | Un contenitore a tre terminali con una linguetta metallica per la dissipazione del calore e un ulteriore elemento di fissaggio, da utilizzare per transistor di potenza. |  |
Componenti elettronici a montaggio superficiale
- SOIC (Small Outline Integrated Circuit): Si tratta di un tipo di contenitore per circuiti integrati di forma rettangolare con una fila di pin su ciascun lato.
- QFP (Quad Flat Package): Questo tipo di impronta è costituito da quattro file di terminali che si estendono da ciascun lato del corpo del componente secondo uno schema rettangolare.
- PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier): Questo tipo di impronta è costituito da due file di terminali che si estendono dai lati del corpo del componente secondo uno schema rettangolare.
- PGA (Pin Grid Array): Questo tipo di footprint è costituito da una griglia di pin sulla parte inferiore del corpo del componente. A differenza del BGA descritto in seguito, richiede un connettore per essere montato e, come tale, non è propriamente un componente a montaggio superficiale.
- QFN (Quad Flat No-Lead): Questo tipo di impronta è costituito da quattro file di terminali che si estendono dai lati del corpo del componente elettronico secondo uno schema rettangolare, ma senza alcun terminale che si estenda dalla parte inferiore del corpo del componente.
PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier): Si tratta di un tipo di contenitore per circuiti integrati di forma quadrata con una fila di pin su ciascun lato.
BGA (Ball Grid Array): Questo tipo di footprint consiste in una griglia di sfere di saldatura sulla parte inferiore del corpo del componente.
SOT (Small Outline Transistor): Si tratta di un tipo di contenitore per transistor di forma rettangolare con una fila di piedini su ciascun lato.
Dimensioni standardizzate per il montaggio a superficie
Alcuni dei più utilizzati:
| Nome dell'impronta | Dimensioni standard per montaggio a superficie | Applicazione tipica |
| “0201” | 0,6 mm x 0,3 mm | Questi vengono utilizzati per piccoli componenti passivi come resistori e condensatori. A causa delle dimensioni ridotte, qui è possibile solo un assemblaggio automatico con prelievo e posizionamento. |
| “0402” | 0,6 mm x 0,4 mm | |
| “0603” | 0,6 mm x 0,5 mm | |
| “0805” | 0,8 mm x 0,5 mm | |
| “1206” | 1,2 mm x 0,6 mm | |
| OGGI-23 | 2,9 mm x 1,3 mm | Questi vengono tipicamente utilizzati per componenti attivi di grandi dimensioni come transistor e diodi. |
| OGGI-223 | 4,9 mm x 3,1 mm | |
| OGGI-89 | 6,1 mm x 3,1 mm | |
| OGGI-553 | 7,9 mm x 5,3 mm |
Per saperne di più sui componenti elettronici e le loro applicazioni, consulta Wikipedia. Portale elettronico o al Istituto degli ingegneri elettrici ed elettronici (IEEE).
Letture e tecniche complementari
- Progettazione del circuito Nozioni di base: comprensione degli schemi e della progettazione del layout.
- Produzione di circuiti stampati (PCB): tecniche e processi coinvolti nella produzione di PCB.
- Tecniche di saldatura: metodi per saldare efficacemente i componenti elettronici.
- Microcontrollore programmazione: Introduzione alla programmazione di microcontrollori come Arduino o Raspberry Pi.
- Segnali analogici e digitali: Differenze e applicazioni dei segnali analogici rispetto a quelli digitali.
- Sviluppo di sistemi embedded: Nozioni di base sullo sviluppo di hardware e software per sistemi embedded.
- Elaborazione del segnale: tecniche per l'elaborazione e l'analisi dei segnali elettronici.
- Test e risoluzione dei problemi elettronici: tools and methods for diagnosing circuito elettronico problemi.
- Compatibilità elettromagnetica (EMC): comprendere e garantire che i componenti e i sistemi elettronici siano conformi agli standard EMC.
Collegamenti esterni sui componenti elettronici
Standard internazionali
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Glossario dei termini utilizzati
Automated Optical Inspection (AOI): un processo che utilizza la tecnologia di imaging per rilevare difetti nei circuiti stampati e in altri assemblaggi elettronici analizzando i dati visivi in base a criteri predefiniti, garantendo il controllo di qualità e il rispetto delle specifiche.
Electromagnetic Compatibility (EMC): la capacità dei dispositivi elettrici di funzionare senza interferenze da campi elettromagnetici esterni e di non emettere livelli di energia elettromagnetica che causano interferenze ad altri dispositivi.
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): Un'associazione professionale dedicata al progresso tecnologico in ingegneria elettrica, elettronica, informatica e settori correlati attraverso pubblicazioni, conferenze e sviluppo di standard. Promuove l'innovazione e la collaborazione tra professionisti e ricercatori a livello globale.
Printed Circuit Board (PCB): Una piastra piatta realizzata in materiale isolante che supporta e collega i componenti elettronici attraverso percorsi conduttivi, tipicamente ricavati da fogli di rame. Funge da base per l'assemblaggio dei circuiti e facilita i collegamenti elettrici tra i componenti.
Programmable Logic Controller (PLC): Un computer digitale utilizzato per l'automazione dei processi industriali, costituito da una memoria programmabile per l'archiviazione delle istruzioni, interfacce di input/output per il monitoraggio e il controllo dei macchinari e un processore per l'esecuzione degli algoritmi di controllo.
Surface-Mount Technology (SMT): Un metodo per assemblare componenti elettronici direttamente sulla superficie di circuiti stampati, che consente una maggiore densità e una riduzione delle dimensioni dei dispositivi. Utilizza pasta saldante e tecniche di saldatura a rifusione per il fissaggio dei componenti. È ottimizzato per l'assemblaggio automatico ad alta velocità, sebbene sia possibile anche l'assemblaggio manuale.
