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Automatic Optical Inspection (AOI): quali vantaggi assicura?

Con l’introduzione di componenti sempre più piccoli e l’utilizzo di macchine automatiche per la produzione delle schede elettroniche sono nate in questo settore nuove necessità. Una di queste riguarda l’individuazione di un sistema di verifica all’avanguardia che agisca subito dopo la fase di montaggio: è a partire da questo strumento che l’operatore può controllare nel dettaglio ogni elemento presente sul circuito stampato e correggere eventuali anomalie riscontrate. Il risultato è un prodotto sicuro, affidabile ed efficiente, pronto a soddisfare anche il cliente più esigente.

È con questi obiettivi che nasce l’Automatic Optical Inspection (AOI). Di cosa si tratta? In questo articolo il team del reparto produzione di Eurek ci illustra il suo funzionamento e i suoi vantaggi.

Automatic Optical Inspection: di cosa si tratta?

Con il termine inglese Automatic Optical Inspection si intende quel meccanismo che assicura un’approfondita ispezione ottica delle schede elettroniche dopo il loro montaggio. Lo scopo è quello di individuare preventivamente eventuali anomalie e difetti di assemblaggio e saldatura che possono causare problematiche nel funzionamento del prodotto.

Come funziona l’Automatic Optical Inspection? Il processo di ispezione prende il via con una telecamera in HD (alta definizione) e un sistema di illuminazione anulare: grazie a una serie di flash caratterizzati da molteplici lunghezze d’onda è possibile evidenziare i diversi componenti montati sulla scheda elettronica. Attraverso questo meccanismo vengono quindi realizzate numerose immagini che saranno poi analizzate nel dettaglio con l’obiettivo di risolvere imperfezioni e altre problematiche individuate.

Tramite l’AOI è possibile inoltre sviluppare una forma di controllo tridimensionale: con questo sistema si possono visualizzare in 3D particolari caratteristiche dei componenti montati sul circuito stampato, come la loro altezza, e ottenere una visione ancora più “tangibile” del prodotto. Com’è facile intuire, ciò si rivela particolarmente utile nel caso di componenti di dimensioni ridotte, sempre più diffusi nelle schede realizzate oggigiorno.

La tecnologia innovativa di cui questo sistema è dotato permette di individuare difetti nella costruzione delle schede elettroniche tramite SMD (in forma superficiale) e PTH (in forma tradizionale). L’ispezione ottica garantisce risultati ottimali in entrambi i casi. Ciononostante, è largamente utilizzata nel campo del montaggio automatico per mezzo di macchine pick and place, laddove cioè il supporto da parte dell’operatore in fase di saldatura è notevolmente ridotto.

È bene specificare che l’Automatic Optical Inspection non sostituisce la fase di collaudo delle schede elettroniche: ciò avviene per mezzo di test point posizionati su vari punti del circuito stampato, al termine della produzione della scheda, con l’obiettivo di testarne il funzionamento e le prestazioni. L’AOI, quindi, rappresenta un’ulteriore possibilità di verifica delle caratteristiche della stessa, ma è maggiormente incentrata sullo studio dei difetti di montaggio dei componenti.

Automatic Optical Inspection: perché eseguirla?

Massimo controllo del prodotto

Eseguire l’ispezione ottica subito dopo il montaggio della scheda elettronica consente di individuare tempestivamente eventuali anomalie relative alla saldatura dei componenti, come la loro assenza o un posizionamento errato degli stessi. Isolando e analizzando ogni singolo elemento presente sul circuito è così possibile mantenere il massimo controllo sulla scheda e garantirne sempre un’ottima qualità.

Riduzione di tempi e costi

Le aziende che realizzano per conto terzi le schede elettroniche devono rispettare un budget prefissato dal cliente nella fase iniziale della collaborazione. Grazie a un controllo serrato su ogni componente montato sul circuito stampato, l’operatore può individuare fin da subito errori e danni, agendo immediatamente per risolverli. Il risultato? Zero difetti nella realizzazione della scheda, con la possibilità di procedere alla produzione in serie, certi di ottenere un prodotto ottimale senza perdere tempo e, quindi, denaro.

Ottimizzazione delle attività

Con l’Automatic Optical Inspection vengono realizzati specifici e approfonditi report riguardanti le caratteristiche e le anomalie riscontrate nella scheda elettronica. Questi dati e queste informazioni verranno utilizzati per risolvere le problematiche, ma non solo: potranno fungere da base per migliorare ulteriormente l’esperienza e le conoscenze dell’operatore, che di volta in volta saprà come agire per ottimizzare il lavoro della macchina pick and place. In questo caso, quindi, l’AOI diverrà un valore aggiunto non solo per il cliente finale, ma anche per l’azienda preposta alla produzione delle schede elettroniche.

In conclusione…

Al giorno d’oggi, l’Automatic Optical Inspection (AOI) rappresenta una fase di verifica quanto mai importante nel mondo dell’elettronica: con l’arrivo sul mercato di componenti sempre più piccoli, questo meccanismo risulta fondamentale per avere una visione chiara della scheda e delle sue anomalie. Tutto ciò consente non solo di ottenere un prodotto all’avanguardia da consegnare in tempi ridotti al cliente, ma anche di migliorare le prestazioni sul mercato dell’azienda produttrice.

Desideri conoscere nel dettaglio come Eurek affronta questo step? Contatta il nostro team: saremo lieti di guidarti nelle diverse fasi di produzione delle schede elettroniche, dal progetto fino alla consegna del prodotto finito.

Progettazione scheda elettronica: dall’idea al prodotto finito

La realizzazione di un apparecchio tecnologico dalle caratteristiche innovative passa in primis dalla progettazione della scheda elettronica: tutto prende il via con un’idea che dev’essere studiata a fondo per dare vita a un prodotto funzionale e rispettoso del budget prefissato. È in questa fase che l’expertise del progettista si combina con l’utilizzo di mezzi tecnologici all’avanguardia e con l’attenzione alle esigenze del cliente da parte della figura commerciale. Solo quando tutti questi 3 fattori funzionano in maniera ottimale, il risultato finale assicura prestazioni eccellenti.

Come funziona la progettazione di una scheda elettronica? Nei prossimi paragrafi analizziamo, passo dopo passo, la giornata-tipo del team di Eurek per scoprire come si muove e quali strumenti utilizza per dare vita, a partire da un’idea, a un prodotto finito di massima qualità.

#1 La tua idea al centro di tutto

Il punto di partenza della progettazione elettronica è sempre il confronto tra la tua azienda e il nostro team. È chiacchierando davanti a un buon caffè che possiamo reperire tutte quelle informazioni che ci serviranno per realizzare la scheda elettronica, come:

Particolari esigenze dettate dal contesto in cui verrà inserito il circuito stampato con tutti i suoi elementi. Per esempio, una scheda elettronica che sarà integrata in un apparecchio di dimensioni ridotte dovrà attenersi a specifiche caratteristiche fisiche;
Problemi che potrebbero insorgere. È fondamentale considerare fin dal principio eventuali complicazioni nel progetto perché, nella salute come nell’elettronica, prevenire è meglio che curare: analizzare subito le problematiche ci permette di velocizzare e ottimizzare la qualità del lavoro, evitando di disperdere budget inutilmente;
Funzionalità. Quali attività permetterà di svolgere la scheda elettronica? In che modo si coniugherà con il prodotto? Perché rappresenterà un valore aggiunto per l’azienda? Questo è il vero fulcro della progettazione elettronica: comprendere in che modalità la nuova scheda potrà integrarsi con il prodotto e, di conseguenza, divenire parte della quotidianità del consumatore finale.

#2 Focus sulla User Experience

Una volta delineati i punti fondamentali della scheda, la progettazione elettronica custom (su misura) procede con lo studio delle modalità per implementare la User Experience nel prodotto finito. Se nella prima fase dei lavori ci concentriamo in particolare sull’idea della tua azienda, in questo secondo step ci immedesimiamo nel consumatore finale – il tuo cliente – e analizziamo:

La funzionalità del progetto, ossia quali funzioni permetterà di eseguire la scheda elettronica e in che modalità;
Le difficoltà che potrebbe incontrare il consumatore, in particolare se si tratta di un modo nuovo di svolgere una determinata attività. La semplicità e l’intuitività dell’utilizzo devono rappresentare i capisaldi della progettazione hardware;
Le attuali abitudini del consumatore. Approfondendo i modi con cui si approccia all’apparecchio tecnologico, le sue conoscenze e i gesti che compie, potremo proporre un prodotto all’avanguardia: sarà combinato con le nuove tecnologie, ma sempre basato su ciò che il cliente già sa fare e fa quotidianamente.

Una volta esaminati tutti questi aspetti, avremo una prima bozza del progetto, che, nonostante la complessità del processore e dei suoi elementi, condurrà a un utilizzo facile e piacevole del prodotto da parte del cliente. Diverrà, quindi, proprio il fruitore finale il cuore pulsante della progettazione della scheda elettronica.

#3 La scelta dei componenti

Dopo aver studiato l’idea e le caratteristiche del prodotto e del suo fruitore, ci avviciniamo alla fase di produzione della scheda elettronica. Ci troviamo in un momento clou: la teoria sta per fondersi con la pratica e rendere realtà il progetto originario. Per raggiungere questo traguardo, è necessario procedere con la scelta dei componenti, che devono rispettare determinate dimensioni e caratteristiche fisiche, oltre che il budget a disposizione.

Particolare attenzione va dedicata alla scelta del microprocessore, ad ogni altro componente attivo e passivo e ai connettori con cui la scheda si collega agli altri elementi del prodotto.

Per quanto riguarda il circuito stampato, il materiale utilizzato in Eurek generalmente è la vetronite ramata (fiberglass), una piastra di fibra di vetro ricoperta da un sottile strato metallico. Tra i vantaggi di questo materiale spiccano l’elevata durata nel tempo, che lo rende molto affidabile, e le sue ottime prestazioni.

Il team di progettazione passa quindi alla scelta dei laminati e all’organizzazione dello stack-up: si tratta dell’ordine con il quale vengono impilati i laminati che compongono un circuito stampato multistrato, si procede infine al piazzamento e allo sbroglio. Questa fase è fondamentale per evitare problemi di emissioni e di suscettibilità ai disturbi. Al termine di questo step, il team progettazione o l’ufficio acquisti si occupa di reperire i materiali selezionati e di portarli al reparto dedicato alla produzione.

#4 Prototipazione, montaggio e collaudo

Il progetto passa finalmente al reparto di produzione elettronica, che procede nell’immediato con la fase di prototipazione. Abbiamo già specificato che prevenire è meglio che curare e questo step rispecchia proprio quanto detto: soprattutto se si opera a livello industriale, non è possibile iniziare a produrre le schede elettroniche in serie prima di averne testata l’effettiva validità. In caso di malfunzionamenti, ciò comporterebbe uno spreco di tempo, materiale e, di conseguenza, denaro. Ecco perché in questa fase vengono prodotte quantità minime di schede elettroniche, che verranno poi analizzate nel dettaglio: se tutto funziona in maniera ottimale, si procede con la produzione in serie; invece, in caso di problemi o guasti, saremo ancora in tempo per fare un passo indietro e cercarne le motivazioni, andando a risolvere ciò che non funziona.

Dopo la prototipazione giungerà il momento della produzione in serie, col montaggio dei componenti sul circuito stampato e del collaudo dei nuovi dispositivi. Ecco, quindi, che dall’idea si arriverà, finalmente, a un prodotto finito funzionale e prestante, quel valore aggiunto che porterà nuova redditività alla tua azienda.

In conclusione…

Durante la progettazione della scheda elettronica sono il confronto e il rapporto umano tra le parti in gioco a fare davvero la differenza: grazie a incontri mirati al reperimento delle informazioni per trasformare un prodotto qualunque nel prodotto perfetto per il consumatore finale sarà possibile dare il via a un progetto funzionale e di massima qualità. Sulla base di questi dati e di scelte oculate riguardanti i materiali e le dimensioni del circuito stampato, la scheda elettronica potrà successivamente essere prodotta anche in grandi quantità.

Vuoi conoscere da vicino chi, quotidianamente, progetta schede elettroniche e può rendere realtà la tua idea? Contattaci: saremo lieti di mettere le nostre conoscenze al servizio della tua impresa.

Cos’è la Ball Grid Arrays e come si applica su PCB?

La saldatura BGA, anche conosciuta come Ball Grid Array Soldering, sta diventando una delle alternative più interessanti per la realizzazione di dispositivi di input e output elevati nel campo dell’elettronica. Siccome la necessità di livelli di integrazione sta aumentando senza sosta, anche l’esigenza di circuiti integrati con un numero importante di pin e gate aumenta. (Considerato l’aumento costante della necessità di “nuovi?” livelli di integrazione, anche l’esigenza di circuiti integrati con un numero importante di pin e gate è inevitabilmente aumentata).

Questo fenomeno ha dato vita ad una nuova esigenza: costruire un pacchetto compatto, solido e affidabile, che assicurasse un elevato numero di pin seppur all’interno di una struttura dalle dimensioni davvero ridotte.

È proprio da queste necessità che nasce la Ball Grid Arrays: ma, nello specifico, cos’è e come si applica su PCB? Lo spiega Eurek in questo articolo.

Cos’è la BGA?

La BGA è un tipo di contenitore a montaggio superficiale impiegato per circuiti integrati nei quali i componenti elettronici sono montati e fissati direttamente sulla superficie del circuito stampato.

A differenza di altri sistemi di connessione, questo innovativo pacchetto non dispone di alcun cavo: contiene, infatti, unicamente un assemblaggio di sfere di stagno denominate sfere di saldatura (da qui il termine Ball, parte del nome di questo metodo). Questi perni sferici vengono poi disposti nella parte inferiore del pacchetto seguendo uno schema a griglia, definito array (termine che costituisce la seconda parte del nome, Grid Array): ora il pacchetto è pronto per la saldatura.

Il metodo più efficace per fissare componenti BGA è il vapour-phase. Il pacchetto viene inserito in un forno vapour-phase, scaldato ad una temperatura precisa: in questo modo le sfere di stagno si ammorbidiranno, saldando così i pad alla superficie inferiore del circuito.

Se confrontato con altri package, il BGA è molto richiesto nelle industrie che impiegano dispositivi ad elevato I/O: questa tecnica viene già utilizzata per diversi prodotti elettronici come dispositivi RAM, Chip per PC o microcontrollori.

Perché scegliere il pacchetto BGA per i PCB?

Garantire un alto numero di connessioni in poco spazio non è l’unico beneficio apportato dall’impiego della Ball Grid Array. Il pacchetto BGA, infatti, assicura diversi vantaggi.

Eccone alcuni:

Consente di utilizzare in modo efficiente lo spazio sui PCB. L’impiego delle sfere di stagno per la saldatura aumenta la superficie disponibile sul circuito elettronico;
Permette una resistenza termica inferiore tra i componenti BGA e il circuito stampato. Ciò consente al calore di fluire più liberamente con conseguente migliore dissipazione dello stesso, impedendo il surriscaldamento del dispositivo;
Riduce lo spessore dei PCB e dei suoi componenti. Questo assicura maggiore precisione e flessibilità;
Grazie al percorso più breve tra lo stampo e il circuito stampato, migliora la conduttività e le prestazioni elettriche dei PCB e dei loro componenti;
L’assemblaggio sui circuiti stampati è più efficiente e gestibile rispetto alle controparti con piombo perché la saldatura necessaria per fissare il package sul circuito stampato proviene dalle sfere stesse. Le Ball di saldatura si allineano in modo automatico durante la fase di assemblaggio.

In conclusione

Il pacchetto Ball Grid Array è una delle soluzioni innovative più efficaci realizzate per rispondere all’esigenza di componenti dalle dimensioni sempre più ridotte, ma che possano ospitare un numero davvero elevato di interconnessioni. Inoltre, la scelta di saldare i componenti attraverso pad montati sulla superficie del circuito stampato attraverso sfere di stagno consente di ampliare l’area su cui montare i collegamenti.

La BGA assicura infatti diversi vantaggi, come un ridotto spessore del componente e una resistenza termica inferiore. Per ottenere una scheda elettronica perfettamente funzionante, però, è fondamentale eseguire una saldatura meticolosa: l’impostazione errata della temperatura del forno vapour-phase potrebbe far sciogliere completamente le sfere anziché ammorbidirle, creando così dei contatti non desiderati.

Stai cercando un partner affidabile a cui commissionare la tua nuova fornitura di schede elettroniche? Contattaci: il team di Eurek è pronto a dare vita al tuo progetto.

Nuove tecnologie: quali porteranno dei cambiamenti nel 2023?

Da diversi anni ormai si parla di “rivoluzione 4.0”: dispositivi, impianti e sistemi tecnologici avanzati non sono solo entrati nella nostra quotidianità, ma ne sono anche diventati parte integrante. In ambito elettronico, attraverso la scoperta e l’utilizzo delle nuove tecnologie, le macchine sono divenute ancora più intelligenti e vicine all’uomo, alle sue caratteristiche, ai suoi pensieri e comportamenti. In questo modo, le attività ordinarie e straordinarie diventano più semplici e produttive e, in ambito imprenditoriale, il rapporto azienda-cliente ancora più soddisfacente.

Quali di queste tecnologie stanno prendendo piede nel settore dell’elettronica e quali cambiamenti porteranno nel 2023? Nei prossimi paragrafi risponderemo a queste domande grazie alle conoscenze e al supporto di Maurizio Zaccherini, responsabile del Reparto di Ricerca & Sviluppo di Eurek.

Le nuove tecnologie nel settore dell’elettronica

Sono numerose le nuove tecnologie che stanno entrando a far parte della nostra quotidianità. Un esempio lampante è quello degli assistenti personali intelligenti: sempre più di frequente, le persone si affidano a questa tecnologia per delegare alcune attività, come l’accensione della musica, il controllo degli elettrodomestici da remoto, la lettura delle notizie del giorno.

Questi cambiamenti vanno di pari passo con la scoperta di nuove tecnologie introdotte di recente nel settore dell’elettronica. In particolare, il 2023 sarà interessato dall’inserimento in pianta stabile di sistemi per l’integrazione con servizi web/cloud nell’ambito dell’automazione e dell’Intelligenza Artificiale (IA). Vediamoli nel dettaglio.

L’interconnessione con i sistemi cloud nell’automazione

Cosa si intende quando si sente parlare di “integrazione con servizi web/cloud nell’automazione”? Con questo termine si indica un sistema che soddisfa la necessità di far comunicare tra loro, e con il web, i dispositivi. Basti pensare alla teleassistenza: grazie alla connessione tra la macchina e il cloud (tecnologia che permette di raccogliere ed elaborare i dati sul web) è possibile constatare in tempo reale la presenza di eventuali guasti nella macchina e procedere con tempestività alla loro risoluzione. Una maggiore velocità di risposta in questi contesti è fondamentale per evitare tempi morti e fornire un servizio di assistenza di massima qualità ai propri clienti.

La teleassistenza non è l’unico vantaggio tangibile derivante dall’integrazione con servizi web/cloud nell’automazione. Questa nuova tecnologia permette infatti di estrapolare dati e convertirli in informazioni. Così facendo, catalogare in maniera precisa e sistematica i diversi dati a disposizione diviene ancora più facile e veloce. Nell’elettronica, poi, queste informazioni possono essere utilizzate per il monitoraggio costante delle caratteristiche tecniche della scheda elettronica, ma non solo: risultano importanti anche per i reparti commerciale e ricambi, marketing e progettazione delle schede. In questo modo, viene offerto un servizio migliore al cliente e si rafforzano le relazioni tra i comparti interni, incrementando di conseguenza anche le performance e la visibilità dell’azienda sul mercato.

L’Intelligenza Artificiale (IA)

Abbiamo già accennato all’impiego quotidiano dell’Intelligenza Artificiale con l’esempio degli assistenti personali intelligenti. In ambito elettronico, perseguendo questa tecnologia, già negli ultimi tempi si sono diffusi microprocessori dotati di reti neurali. Un processo, questo, destinato a diventare sempre più frequente a partire dal 2023.

Cosa sono le reti neurali, definite anche “reti neurali artificiali” o “reti neurali simulate”? Si tratta di particolari reti largamente impiegate nel machine learning e nel deep learning perché in grado di simulare il comportamento del cervello umano, al punto da poter dare vita a un sistema predittivo. In questo modo, non è più necessario per l’operatore specificare decine, centinaia di variabili di casistiche differenti: ragionando come un umano, attraverso le reti neurali, la macchina può prendere decisioni in autonomia anche in presenza di situazioni non precedentemente specificate. Dotare i microprocessori di reti neurali istruite in precedenza permette quindi di incrementare il livello di autonomia della macchina e agire con tempestività di fronte alle problematiche. Un esempio? Una scheda elettronica munita di Intelligenza Artificiale potrà prevedere con largo anticipo l’usura degli elettrodi su una macchina saldatrice e segnalare al momento opportuno quando è necessario sostituirli. Ancora una volta, questa tecnologia si risolve nel perfetto connubio tra offerta di un servizio migliore al cliente e annullamento dei tempi morti per l’azienda.

Come combinare alla perfezione queste nuove tecnologie?

C’è un punto in comune che caratterizza entrambe le tecnologie: l’importanza della raccolta dei dati. Grazie alle informazioni estrapolate dall’interconnessione con i sistemi cloud, è possibile istruire in modo sempre più approfondito le reti neurali presenti nel microprocessore: in questo modo, diventeranno sempre più intelligenti e saranno in grado di affrontare il maggior numero possibile di variabili e casi imprevedibili. Un esempio lampante di come la combinazione delle nuove tecnologie si integra alla perfezione in quella che viene definita “rivoluzione 4.0”, migliorando la produttività delle aziende e la soddisfazione del cliente finale.

Vuoi approfondire questo argomento? Leggi l’intervista a Maurizio Zaccherini.

In conclusione…

Saper sfruttare al massimo le nuove tecnologie permette non solo di rimanere al passo con i tempi, ma anche di anticiparli: un traguardo essenziale per riuscire a differenziarsi su un mercato sempre più affollato. Con l’interconnessione dei dispositivi per mezzo dei sistemi cloud e l’Intelligenza Artificiale, raggiungere questo obiettivo è ancora più facile e soddisfacente.

Desideri conoscere le potenzialità delle nuove tecnologie e integrarle nei tuoi prodotti o processi aziendali? Contatta il team di Eurek: saremo lieti di illustrarti le immense potenzialità della tecnologia di fronte a un buon caffè.

Microcontrollori: Cosa sono e a cosa servono nell’elettronica?

I microcontrollori, al giorno d’oggi, sono parte integrante di strumenti di utilizzo quotidiano: ad esempio, si trovano all’interno di apparecchiature come telefoni cellulari, tastiere, condizionatori o elettrodomestici.

Questi componenti sono una scelta ben collaudata nell’ambito dell’elettronica. Grazie alla loro architettura, possono supportare un’ampia gamma di opzioni di connettività.

Ma, nello specifico, cosa sono i microcontrollori? A cosa servono nell’elettronica? Te lo spiega Eurek in questo articolo.

Che cos’è un microcontrollore?

Il microcontrollore, detto anche MicroController Unit (MCU), è un componente che utilizza tecniche di microelettronica per contenere in un unico piccolo chip (package) diversi componenti. Tra questi troviamo:

La CPU (ovvero un microprocessore);
Una memoria dati volatile (la RAM);
Una memoria di programma non volatile (la ROM);
Uno o più timer;
Un oscillatore;
Porte di ingresso – uscita (I/O)

Esistono anche estensioni applicabili, da implementare a seconda delle esigenze, come interfacce analogiche, porte di comunicazione o interfacce di visualizzazione e controllo (ad esempio LCD). Affinché il microprocessore sia perfettamente operativo è necessario programmarlo con un insieme di istruzioni specifiche che gli indichino le attività da svolgere.

La struttura del microcontrollore è progettata per consentirgli di svolgere un’unica applicazione: ciò consente di ottenere un componente efficiente, ottimizzando il rapporto tra il costo e le prestazioni.

Quali sono le principali funzioni nell’elettronica?

Innanzitutto, i microcontrollori sono fondamentali per organizzare delle attività precise su alcuni dispositivi elettronici di massa: li troviamo spesso nel settore dell’automotive, della telefonia mobile oppure nella building automation.

Il loro impiego principale è nei sistemi embedded: questi sistemi di elaborazione si integrano all’interno dell’oggetto o del sistema informatico in cui sono inseriti al fine di monitorarne o gestirne alcune funzionalità. I microcontrollori, totalmente dedicati allo svolgimento di un’unica applicazione (special purpose), vengono programmati per eseguire una specifica mansione per tutto il loro ciclo vitale. Per lo stesso motivo non sono riprogrammabili, se non solo parzialmente e in casi particolari, e non possono essere separati dal sistema in cui si inseriscono senza che lo stesso non perda funzionalità.

In conclusione

La selezione di un microcontrollore per un progetto è ardua: è necessario considerare gli specifici fattori tecnici hardware e software, i tempi di fornitura e le caratteristiche tecniche che dovrà avere al fine di rendere performante il prodotto finito.

Vuoi conoscere ulteriori dettagli sui microprocessori e sulle loro applicazioni? Puoi contattarci: il team di Eurek sarà felice di chiarire ogni tuo dubbio.

Chip Shortage: ciò che devi sapere di questo fenomeno

In questi mesi si sta verificando una crisi di cui pochi parlano, ma che ha una grandissima influenza su uno dei settori trainanti dell’economia mondiale. La carenza globale di microchip, detta anche chip shortage, ha già messo in difficoltà il settore dell’automotive e minaccia anche di rallentare l’elettronica di consumo.

Ad oggi, i chip sono il cuore elettronico di diversi prodotti, tra cui automobili, cellulari, tablet ed elettrodomestici di uso quotidiano: se vengono a mancare, tutti gli ordini effettuati dai clienti subiscono inevitabilmente dei rallentamenti sulla consegna.

Quindi, cosa si intende esattamente per Chip Shortage? In questo articolo Eurek ti spiega tutto ciò che devi sapere di questo fenomeno.

Chip shortage: di cosa si tratta?

Con il termine chip shortage si intende la carenza di chip a livello mondiale. Questo fenomeno è il risultato di molti fattori, per la maggior parte indipendenti tra loro, che hanno contribuito a generare una situazione in cui l’offerta è decisamente minore rispetto alla richiesta.

Incremento della domanda per nuovi device

I microchip, oramai, sono fondamentali per il funzionamento di un numero sempre crescente di dispositivi. Questo ha fatto si che la richiesta di microchip subisse un rapido aumento: il numero sempre maggiore di dispositivi elettronici ha incrementato notevolmente sia la varietà che la complessità dei componenti necessari.

Ad esempio, al giorno d’oggi un’automobile può montare a bordo più di un migliaio di chip, necessari per far funzionare una serie di funzionalità differenti, legate ai sistemi di guida assistita oppure ai computer di bordo. Pensando più in piccolo, basta pensare alle lampadine a LED: a differenza di quelle a filamento, necessitano di un chip per funzionare.

L’introduzione della didattica a distanza e l’incentivazione dello smart working, in aggiunta, hanno contribuito ad aumentare la richiesta di computer, tablet, eBook e ulteriori dispositivi elettronici. Questi sono solo alcuni esempi citati per spiegare che, anche se non si fossero verificate le cause che elencheremo successivamente, il fenomeno della chip shortage si sarebbe probabilmente verificato comunque.

Gli effetti della pandemia globale

Indubbiamente, come già presupposto da parte del team di Eurek, la pandemia globale iniziata nel 2020 ha influenzato molto l’andamento delle industrie. I lunghi lockdown e il conseguente stop forzato per diverse aziende, comprese quelle produttrici di chip, ha rallentato notevolmente la costruzione di processori.

A questo già drammatico scenario, si è aggiunta l’enorme domanda di dispositivi digitali necessari per poter adempiere al lavoro da remoto, alla DAD e a tutte le situazioni createsi per poter superare le restrizioni vigenti: anche solo per poter vedere un amico, era necessario l’utilizzo di un computer, un tablet o uno smartphone.

Calamità naturali

Come se già non bastassero gli effetti della pandemia globale e la crescita fuori controllo di dispositivi elettronici, alcuni stabilimenti dediti alla produzione di chip sono stati colpiti da vere e proprie calamità naturali.

Il primo esempio riguarda la tempesta di neve avvenuta nel febbraio 2021 ad Austin, in Texas: questo raro episodio ha obbligato due importanti aziende, ovvero una sede di Samsung e NXP Semiconductors, a chiudere per diversi mesi, fino al completo ripristino di tutti gli impianti e le linee produttive.

A Taiwan, invece, la sede di TSMC (azienda che produce circa il 50% dei wafer di chip a livello mondiale) è stata travolta da una grave inondazione che ha colpito il posto. In Giappone, lo stabilimento di Renesas Electronics ha subito un grave incendio, creando enormi difficoltà: questa impresa, infatti, da sola riesce a garantire circa il 30% dei chip necessari al settore dell’automotive mondiale.

Quali sono le industrie più colpite dal chip shortage?

Elettronica consumer

Il chip shortage ha generato una notevole crisi di produzione per alcuni componenti, in particolare le schede video, fondamentali per la produzione ad esempio di computer. Se si pensa ai fattori elencati prima, come le chiusure forzate delle aziende produttrici e la progettazione di device elettronici sempre nuovi, è chiaro che la crisi del chip sia solo il cosiddetto colpo di grazia dato ad un settore produttivo già in bilico.

Gli effetti di questa crisi sono tempi di consegna dilatati, difficoltà a stabilire date precise di consegna dei prodotti finiti e un drastico aumento dei prezzi di listino dei diversi componenti. Nonostante ciò, la carenza continua di pezzi ha incentivato i diversi uffici acquisti a fare scorta di componenti, mandando sempre il mercato sold-out.

Automotive

Nonostante questo settore abbia risentito un po’ meno della crisi – grazie ad una maggiore flessibilità nel lancio dei nuovi modelli – ha comunque riportato danni economici derivati dalla perdita di vendite. In questo caso, ad accusare il contraccolpo del chip shortage sono stati i clienti finali: i prezzi delle automobili sono saliti, sono diminuite le scontistiche applicate dalle concessionarie e, di conseguenza, è aumentato vertiginosamente il prezzo dei veicoli usati.

Anche in questo settore non si è verificata una diminuzione della domanda, per cui le case madri dei principali brand di automobili non sono state in grado di sostenere le richieste, finendo così per allungare notevolmente i tempi di consegna. Anche qui, le vittime di questa crisi sono i consumatori, costretti ad attente le vetture ordinate per tempi interminabili.

In conclusione

I fattori responsabili dello scoppio del chip shortage sono diversi: l’aumento della richiesta di dispositivi elettronici, lo scoppio della pandemia globale, l’avvenimento di rare calamità naturali. Il risultato è una difficoltà di reperimento di chip, componenti elettronici ormai essenziali per il funzionamento di diversi device, a partire da piccoli elettrodomestici, fino a grandi SUV.

Come spera il team di Eurek, ci si augura che vengano implementate quanto prima nuove aziende produttrici: solo aumentando la produzione di chip sarà possibile rispondere alle nuove esigenze del mercato.

Come funziona e quali sono le tecniche per la saldatura BGA?

Con il termine BGA (Ball Grid Array) si intende uno specifico formato di contenitore di un dispositivo elettronico impiegato per i circuiti integrati, come microcontrollori o microprocessori. A differenza dai package più tradizionali non presenta piedini sul perimetro: sono sostituiti da una griglia di pad posizionati sotto al componente e saldati direttamente sulla scheda elettronica.

Questo innovativo package richiede una specifica tipologia di saldatura: Eurek, in questo articolo, ti spiega come funziona e quali sono le tecniche per la saldatura BGA.

Cos’è il Ball Grid Array?

Un BGA è un tipo di pacchetto unico a montaggio superficiale, capace di fornire molti più pin interconnessione da inserire in package piatti o doppi. Proprio a causa di questa caratteristica, viene principalmente utilizzato per circuiti integrati nei quali i componenti elettronici devono essere fissati direttamente sulla superficie del circuito stampato.

Il Ball Grid Array è caratterizzato da una griglia di pad che vengono saltati direttamente sulla scheda elettronica attraverso delle sfere di stagno. Questi perni a pallina vengono distribuiti nella parte inferiore del pacchetto secondo uno schema, generalmente seguendo un modello a griglia, definito array. Il nome Ball Grid Array, infatti, rimanda proprio al sistema a griglia (Grid Array) in cui sono di sistemate le sfere di stagno (Ball).

Il vantaggio principale di questa tipologia di distribuzione dei perni è che consente di aumentare l’area disponibile: è possibile, infatti, utilizzare tutta la superficie inferiore del dispositivo per le connessioni anziché impiegarne solo la periferia.

Come funziona la saldatura BGA?

La saldatura BGA, conosciuta anche come Ball Grid Array Soldering, sta diventando una delle alternative più innovative per la saldatura di componenti su schede elettroniche di dimensioni veramente ridotte. Questa tecnica viene utilizzata già in diversi prodotti elettronici come dispositivi RAM, Chip per PC o microcontrollori.

Il processo di saldatura più efficace per fissare componenti BGA è il metodo vapour-phase. In questo caso il package viene inserito in un forno vapour-phase che viene scaldato fino a raggiungere una temperatura specifica. A questo punto le sfere in stagno si ammorbidiranno, fissando i pad alla superficie inferiore del circuito.

Indubbiamente, è fondamentale prestare molta attenzione alla temperatura del forno. La lega di saldatura, infatti, non deve sciogliersi completamente ma rimanere in stato semisolido. Fondendosi totalmente due sfere vicine potrebbero fare contatto, creando un collegamento non necessario.

Per verificare la corretta saldatura dei BGA è fondamentale disporre di una apposita macchina a raggi X, capace di identificare il corretto riempimento delle Ball e individuare eventuali corti.

In conclusione

Il Ball Grid Array è una delle soluzioni più efficaci ideate per rispondere alla richiesta di pacchetti dalle dimensioni estremamente ridotte, destinati a circuiti integrati contenenti moltissimi pin. La scelta di saldare i componenti attraverso pad montati direttamente sulla superficie del circuito permette di aumentare notevolmente lo spazio per i collegamenti.

Il processo di saldatura dei perni in stagno presenti tra gli strati, però, richiede particolari attenzioni: la temperatura del forno non deve essere né troppo calda, né troppo fredda: per fissare i componenti è importante che le sfere si ammorbidiscano, ma senza sciogliersi.

Hai ancora qualche dubbio? Contattaci: il team di Eurek è qui per tutte le risposte di cui hai bisogno.

Differenza tra microcontrollore e microprocessore: scoprila con Eurek

I microcontrollori e i microprocessori sono dispositivi elettronici molto usati all’interno della maggior parte di dispositivi di uso quotidiano, come le lavatrici, le televisioni e gli smartphone.

Sebbene svolgano ruoli simili, questi due componenti presentano molte diversità tra loro, sia in termini di potenza di elaborazione dei dati, sia in termini di consumo energetico, sia in termini di applicazioni.

In questo articolo, Eurek ti spiega nello specifico la differenza che esiste tra microcontrollore e microprocessore.

Cos’è un microcontrollore?

Il microcontrollore, definito anche MCU (MicroController Unit) è un circuito integrato digitale studiato per concentrare in un unico pacchetto di piccolissime dimensioni diversi elementi. Per questo motivo al suo interno presenta sì una CPU (ovvero un microprocessore), ma non solo: contiene anche una memoria dati volatile (la RAM), una memoria di programma non volatile (la ROM/FLASH), almeno un timer e svariate unità di ingesso uscita (UART, SPI, etc). Esistono anche microcontrollori più complessi, dotati di differenti periferiche quali porte di comunicazione Ethernet, USB, comparatori oppure convertitori A/D e pilotaggio di display grafici LCD.

Grazie alla sua potenza di elaborazione, all’ampia varietà di periferiche di cui può essere allestito, alle dimensioni compatte e all’elevata presenza di linee di ingresso e uscita, il microcontrollore è ideale per essere impiegato all’interno di sistemi embedded. In questi sistemi elettronici il dispositivo viene incorporato all’interno della macchina da controllare e non può essere riprogrammato per altri scopi, ovvero viene progettato per svolgere precise applicazioni per tutto il ciclo di vita.

E, invece, il microprocessore?

Il termine microprocessore è un sinonimo italiano per definire la CPU, ovvero la Central Process Unit. Come suggerisce la sigla si tratta un’unità di calcolo centrale che, principalmente, si occupa di gestire rapidamente tutte le operazioni aritmetiche e logiche che riguardano i processi di un computer. Questo componente è costituito da uno o più circuiti integrati, definiti anche microchip, dedicati all’elaborazione di istruzioni e informazioni.

La capacità di contenere in un unico spazio diversi transistor, che sono l’elemento caratterizzante del chip, e i conduttori, che sono i circuiti che si occupano di trasportare la corrente elettrica da un componente all’altro, consente di includere tutte le capacità del microprocessore in un package dalle dimensioni compatte. Tuttavia, per funzionare al meglio, questo elemento richiede integrazioni esterne al chip, come ad esempio la RAM o le periferiche di ingresso e uscita (I/O).

Quali sono le differenze principali?

La differenza principale, come si può notare dall’organizzazione dei due componenti, è la loro struttura. Il microprocessore, senza l’impiego degli altri componenti elettronici, non è completo e quindi non è in grado di operare: senza l’utilizzo di una RAM, senza una scheda madre e senza una memoria di massa (hard disk, SSD o microSD) in cui eseguire il sistema operativo, non è possibile far funzionare il computer. Il microcontrollore, disponendo già al suo interno di tutta l’elettronica necessaria al suo funzionamento, è autonomo. Per funzionare necessita solo dell’elettronica esterna per rapportarsi con il mondo esterno: è per questo motivo che diverse schede hardware dispongono di pin attraverso le quali è possibile interfacciarsi con sensori, attuatori e tutto ciò che concerne l’elettronica embedded.

Un microcontrollore, dato che la capacità della ROM/FLASH al suo interno è limitata, è pensato per avere un singolo programma da eseguire e spesso è sprovvisto di sistema operativo o, perlomeno, dispone solo di un sistema operativo limitato che gli permette di effettuare operazioni real-time. In questo caso, ogni operazione viene eseguita entro un certo lasso di tempo predeterminato.

Al contrario un sistema a microprocessore non può funzionare senza un vero e proprio sistema operativo installato, il quale permette una gestione multitasking: ovvero, consente di eseguire più processi in parallelo. Tuttavia, il sistema operativo solitamente non è real-time : per questo, in alcune applicazioni il sistema a microprocessore è comunque affiancato anche da uno o più microcontrollori.

Le diversità nella struttura di questi due componenti si riflette, poi, nelle applicazioni d’uso. Il microcontrollore, siccome condensa tutti gli elementi in un unico compatto package, non dispone né di una potenza di calcolo elevata, né di una RAM ampia: questo perché la sua destinazione d’uso principale sono mansioni molto semplici, dai bassi consumi e dalla bassa densità di calcolo. Il microprocessore, invece, è pensato proprio per eseguire calcoli molto impegnativi e molto pesanti: ciò comporta dimensioni meno compatte e la dipendenza da componenti esterni aggiuntivi.

Le differenze di organizzazione e di applicazione d’uso a cui sono destinati influisce sul numero di bit dell’architettura di sistema e sul numero di “core”, differenziandoli. Proprio perché i microcontrollori sono pensati per operazioni molto semplici, il numero di bit si limita a 8, 16 o 32 bit e sono di solito costituiti da un singolo “core”. I microprocessori, invece, possono essere 32, 64 o in alcuni casi 128 bit, e proprio perché devono occuparsi di operazioni più complesse sempre più spesso si trovano più istanze del microprocessore all’interno dello stesso package detto multi-core.

In conclusione

Nonostante entrambi vengano utilizzati nel campo dell’elettronica, i microcontrollori e i microprocessori sono componenti molto diversi tra loro. I primi riuniscono al loro interno tutti gli elementi necessari al funzionamento e sono ideali per svolgere operazioni semplici e specifiche. I secondi, invece, possono essere definiti come il cuore di un computer e, per funzionare, necessitano di diverse integrazioni esterne. Proprio grazie alla loro struttura, sono perfetti per operare in contesti che richiedano l’esecuzione di calcoli e operazioni logiche particolarmente complesse.

Scegliere quale impiegare per la creazione di una scheda elettronica è un compito delicato: da questi componenti dipende la corretta funzionalità della scheda e la qualità delle sue prestazioni. Stai cercando un partner qualificato al quale affidare il tuo progetto? Contattaci, il team di Eurek si occuperà di selezionare il componente migliore per dare vita alla tua idea!

Vapour phase: i vantaggi della saldatura a condensazione di vapore

La realizzazione di una scheda elettronica funzionale passa non solo attraverso un progetto minuzioso, ma anche per una saldatura di ottima qualità. È durante questa fase che tutti gli elementi vengono fissati sul circuito stampato: un solo errore o la scarsa attenzione a fattori importanti come la variazione di temperatura può compromettere l’efficienza della scheda elettronica e causare una consistente perdita di tempo e di denaro. Ecco perché è bene adottare metodi efficaci e all’avanguardia, come la vapour phase, ossia la saldatura a condensazione di vapore.

Di cosa si tratta?

Come funziona?

Quali sono i vantaggi rispetto ai comuni processi di saldatura?

Segui questa guida di Gabriele – uno dei pilastri del reparto produttivo di Eurek – per conoscere nel dettaglio questo importante metodo di saldatura delle schede elettroniche.

Cos’è la vapour phase e come si esegue?

La vapour phase – conosciuta anche come processo di saldatura per condensazione – è considerata oggi uno dei più affidabili metodi di saldatura delle schede elettroniche. Con questa pratica, un liquido inerte portato a ebollizione permette di saldare i componenti su un circuito stampato. L’intero processo avviene a seguito di una fase definita “profilatura”: per ogni scheda elettronica, viene realizzato uno specifico profilo che, collocato nel forno, permette di comprendere se la taratura è corretta. Per una saldatura efficace del circuito stampato, una volta individuata la temperatura, la scheda elettronica viene posta nel forno; i suoi componenti, a questo punto, saranno già posizionati negli spazi idonei e si potrà finalmente procedere con la saldatura vera e propria.

Quali sono i vantaggi della saldatura a condensazione di vapore?

Da anni, il team di Eurek ha scelto di eseguire la saldatura unicamente attraverso la vapour phase. Questo processo, infatti, presenta particolari vantaggi rispetto ai metodi più tradizionali, come quello della rifusione. Vediamone i principali.

#1 Un unico metodo per diversi tipi di componenti

I forni vapour-phase si contraddistinguono per una tecnologia avanzata, che consente saldature di massima qualità anche di fronte a diverse tipologie di componenti. Con un’unica procedura, infatti, è possibile saldare anche elementi di molteplici masse e dimensioni – dai più piccoli ai più grandi –, e caratterizzati da differenti sensibilità alla temperatura.

#2 Maggior controllo delle variazioni di temperatura

Grazie a un profilatore termico è possibile controllare la temperatura all’interno del forno, intervenendo preventivamente per evitare shock termici che possono danneggiare il circuito stampato. Questo strumento si può trovare già montato nel forno o si può integrare in un secondo momento ed è composto da sonde collegate a una scheda elettronica campione, ossia il tester. Queste sonde andranno a produrre un grafico a curva in grado di mostrare le variazioni di temperatura durante la saldatura della scheda elettronica: così facendo, si individuano fin dal principio i componenti più critici, cioè quelli che richiedono temperature più precise, e si può perfezionare la taratura.

→ Se vuoi saperne di più sull’argomento, consulta la nostra guida sulla temperatura PCB.

#3 In pochi minuti la scheda elettronica è pronta

6-7 minuti: ecco quanto impiega un forno vapour-phase per eseguire una perfetta saldatura dei componenti di una scheda elettronica. Quindi, oltre ad assicurare un controllo avanzato in ogni fase del processo, la saldatura a condensazione di vapore garantisce anche una velocità d’azione che permette di conseguenza di risparmiare energia e ottimizzare i costi.

#4 Elevata resistenza anche nei punti di giunzione

Grazie alla vapour phase si arriva a una consistente riduzione dei fenomeni di ossidazione e dello stress termico dei componenti della scheda elettronica. Di conseguenza, la saldatura sarà particolarmente resistente, soprattutto nei punti più delicati, come quelli di giunzione, e ciò porterà con sé una durata maggiore del circuito stampato.

In conclusione…

Oggigiorno, la vapour phase rappresenta la procedura più efficace per eseguire la saldatura dei componenti sulla scheda elettronica: rispetto ai sistemi più convenzionali – come la rifusione – garantisce infatti un maggior controllo della temperatura, un’elevata resistenza e una migliore efficienza. Il tutto si traduce nella produzione di una scheda elettronica che assicura funzionalità, ottimizzazione dei costi e una durata più lunga nel tempo.

Hai già un progetto di scheda elettronica? Parla con noi davanti a un buon caffè: scopriremo insieme come collaborare per renderlo realtà.

Circuito stampato: cos’è e a cosa serve? Scoprilo con Eurek

Per poter disporre di una scheda elettronica sicura e performante, è fondamentale che venga prodotta con componenti di altissima qualità.

In Eurek ogni elemento viene selezionato con cura: a partire dal circuito stampato, che è la base della scheda elettronica, ci si assicura che ogni componente scelto garantisca prestazioni finali eccellenti.

Ma cos’è, nello specifico, il circuito stampato? A cosa serve? Lo spiega Eurek in questo articolo.

Cos’è il circuito stampato?

Il circuito stampato, chiamato anche PCB (Printed Circuit Board), riveste un ruolo fondamentale nella tecnologia attuale: infatti, è la parte hardware di diversi sistemi informatici o automatici facenti parte dei settori più disparati.

Il PCB è la base sulla quale vengono montati i componenti della scheda elettronica e permette l’interconnessione tra di essi. Si compone di più strati: si alternano fogli di metalli conduttivi a strati isolanti fino ad ottenere il quantitativo desiderato, che può variare da 2 a oltre 8 a seconda delle dimensioni e della complessità della scheda elettronica. Ogni strato conduttivo, generalmente in rame, è spesso solitamente 35 µm.

Come si compone?

In Eurek, il materiale più utilizzato nei circuiti stampati è la vetronite FR4, ossia una fibra di vetro impregnata con una resina epossidica ritardante di fiamma. Viene scelto poiché in grado di assicurare un’ottima resistenza meccanica e un’ottima conduttività termica: la sua resistenza complessiva alle alte temperature varia comunemente dai 120 ai 180 gradi. Le caratteristiche di questo isolante, soprattutto l’elevata resistenza al calore, lo rendono ideale anche per la costruzione di schede elettroniche ad alta velocità o ad alte frequenze.

Su ogni strato del circuito stampato vengono incise delle piste, i vari strati sono collegati da fori metallizzati chiamati vias, che servono a interconnettere tra di loro i distinti componenti elettronici montati sulla scheda. Soprattutto nelle schede ad alta velocità, le piste hanno necessità di avere un’impedenza controllata: in questo caso lo spessore di ogni strato isolante deve essere specifico e predeterminato.

Per rendere perfettamente performanti anche le schede elettroniche più complesse, è importante adottare alcuni accorgimenti. Oltre a collegare strati interni con strati esterni, è possibile collegare solo gli strati interni tra di essi, creando dei vias ciechi: attraverso questo escamotage è possibile creare ancor più collegamenti e utilizzare una maggiore densità di componenti.

La fotoincisione di fogli di rame avviene presso l’azienda fornitrice. Le linee guida da seguire sono contenute nei file in formato gerber prodotti in CAD da Eurek: al loro interno è presente il layout del progetto, che riporta nel dettaglio sia la lunghezza, sia la larghezza che ogni pista dovrà avere.

A cosa serve un circuito stampato?

I circuiti stampati svolgono un ruolo fondamentale all’interno della scheda elettronica, in quanto forniscono connessioni elettriche tra i diversi componenti montati, forniscono un supporto rigido ideale per il montaggio e sono studiati per essere di dimensioni adatte ad essere già montate sul prodotto finito.

La loro progettazione deve essere precisa, in modo da far avere all’azienda produttrice un disegno del layout delle piste privo di imperfezioni. È necessario, poi, sviluppare un software su misura competitivo ed efficace: solo in questo modo sarà possibile assicurare al cliente finale un prodotto performante.

In Eurek, ogni materiale e componente da utilizzare in ogni scheda elettronica viene scelto con la massima cura. Soprattutto nel caso in cui un progetto richieda distanze tra le piste molto ridotte e isolamenti piccoli, più il rischio di malfunzionamenti è alto: ecco perché ogni PCB deve essere di altissima qualità.

Sei alla ricerca di un partner affidabile al quale affidare la creazione delle tue nuove schede elettroniche? Contattaci: in Eurek troverai un team specializzato pronto a studiare insieme a te la soluzione migliore per le tue necessità.