Scheda elettronica: cos'è, a cosa serve e come si costruisce?

La scheda elettronica è presente in moltissimi oggetti che utilizziamo quotidianamente, eppure spesso non si vede o non ce ne accorgiamo. È grazie a questo elemento che possiamo, per esempio, sorseggiare un ottimo caffè alla macchina automatica dell’ufficio, telefonare ai nostri amici o navigare sul Web con lo smartphone, lavare e igienizzare i nostri capi d’abbigliamento. Insomma, la scheda elettronica è il cuore di molti accessori che rendono migliori le nostre giornate. Ma di cosa si tratta nello specifico e perché è così importante? E, soprattutto, come si costruisce una scheda elettronica? In questo articolo viaggiamo attorno a questo tanto complesso, quanto affascinante mondo.

Cos’è una scheda elettronica?

 

Quando si parla di “scheda elettronica”, ci si riferisce a un componente hardware e software che fa parte di un sistema elettronico. Stiamo parlando, infatti, di un circuito stampato che comunica, grazie agli elementi montati sopra a esso, con tutti i componenti elettrici della macchina, consentendone e migliorandone il funzionamento. La scheda elettronica è di fatto il “cervello” che mette in azione la parte meccanica di una qualsiasi macchina. Viene utilizzata all’interno delle apparecchiature domestiche, come la lavatrice, il computer e il forno, ma anche a livello industriale, per la creazione di macchine da lavoro automatizzate, gruppi di continuità e via dicendo.

Per rendere tutto più chiaro, facciamo un esempio tratto dalla quotidianità di tutti noi: la caldaia. Per funzionare e garantirci il riscaldamento, questa macchina è dotata di una scheda elettronica collegata a ogni sua parte; è a partire da questo elemento che si aziona la candeletta, si avvia la pompa, vengono controllati i fumi e la pressione. Senza la scheda elettronica, la caldaia sarebbe solo un pezzo di acciaio che, al massimo, potrebbe fungere da ornamento e niente più.

 

Come si costruisce una scheda elettronica?

 

La complessità nella costruzione di una scheda elettronica dipende anche dal tipo di macchina su cui andrà integrata. Proprio perché deve garantire un funzionamento ottimale e un’elevata durata nel tempo, è sempre consigliabile affidarsi a professionisti del settore, che assemblano quotidianamente le schede elettroniche. Nel montaggio del “cervello” della macchina, queste figure procedono step by step. Ecco, quindi, le fasi principali della produzione di una scheda elettronica.

 

La fase preliminare

 

Per evitare sprechi di tempo e di denaro, è necessario avere le idee chiare sull’assemblaggio fin dal principio: è per questo che, durante un primo step preliminare, viene definita la tipologia di montaggio della scheda elettronica.

Si decide quindi se montare componenti SMT (Surface Mount Technology) o PTH (Pin Through Hole). Nel primo caso, si utilizza una tecnologia più evoluta, che permette di assemblare i vari componenti sul circuito stampato in modo automatico, in quanto non sono presenti fori sulla superficie del circuito stampato. Nel caso dei componenti PTH, invece, il montaggio avviene manualmente, con conseguenti incrementi di tempo di produzione e rischi di errore umano. Ci sono diverse situazioni in cui le schede elettroniche vengono montate sia con componenti SMT, sia con componenti PTH: il metodo classico si rivela infatti utile in presenza di componenti particolari o di notevoli dimensioni, tali da richiedere l’attività dell’uomo.

Montaggio componenti SMT

Montaggio componenti PTH

Prototipazione

 

Soprattutto se si lavora a livello industriale, è impensabile iniziare a produrre in serie le schede elettroniche. Nel caso in cui si manifestassero malfunzionamenti o difetti, infatti, bisognerebbe riprodurle nuovamente, rallentando i tempi e aumentando i costi. È per questo che la fase di prototipazione è essenziale: in questo step viene realizzata la campionatura della scheda elettronica, che verrà poi analizzata nel dettaglio. Verranno quindi verificati gli schemi elettrici, la funzionalità, le dimensioni del prodotto. Inoltre, è fondamentale scegliere la finitura migliore: generalmente, è oro per i circuiti più complessi, che richiedono la massima saldabilità; in alternativa, per risparmiare sui costi è possibile optare per l’argento o altri materiali. Spetterà poi al professionista consigliarti riguardo la finitura che più si addice al risultato che vuoi ottenere.

Montaggio

 

Il punto di partenza del montaggio è sempre il circuito stampato, quel pezzo generalmente di colore verde (ma può essere anche bianco, rosso o nero) su cui verranno applicati i diversi componenti. Nel caso di componenti SMT, il circuito stampato viene immesso nella macchina serigrafica, che, grazie a una lamina sottilissima, deposita lo stagno nei punti in cui dovranno essere inseriti i componenti.

La fase successiva è caratterizzata dalla macchina Pick&Place, il cui scopo è quello di posizionare i diversi componenti nel punto giusto del circuito. Esistono quindi diverse bobine su cui si trovano i pezzi da assemblare alla scheda elettronica: grazie a una serie di dati preimpostati, la macchina è in grado di riconoscere dove posizionare il componente e lo appoggia di conseguenza al punto giusto.

Dopo l’utilizzo della Pick&Place, è il momento della saldatura: senza questo step, i componenti presenti sul circuito stampato potrebbero levarsi facilmente. La saldatura può essere effettuata per mezzo di una macchina vapour-face, una tecnologia più recente, o un forno a infrarossi, più tradizionale. Al termine di questa fase, il prodotto passa al reparto PTH, nel caso in cui necessitasse di componenti che non si possono assemblare in modo automatico, o può ritenersi pronto per  un collaudo funzionale volto a testarne preventivamente l’efficacia.

Collaudo

 

Grazie ad attrezzatura di collaudo o a simulatori, viene per l’appunto simulato il funzionamento della scheda, proprio come se si trovasse inserita nell’elettrodomestico o nella macchina definitiva. In questo modo è possibile individuare tempestivamente eventuali problematiche e agire per risolverle.

In alcuni casi può rivelarsi utile anche utilizzare una macchina a raggi X, che effettua una radiografia del prodotto, mostrandone le diverse parti e gli strati di cui si compone. Proprio come in ambito medico è il radiologo a valutare la situazione del paziente, anche in questo caso sarà compito del professionista stabilire se è tutto a posto o se la scheda necessita di modifiche.

In conclusione…

 

La scheda elettronica è un componente essenziale per tutte quelle macchine che fanno della tecnologia e dell’innovazione il loro punto di forza. Non solo elettrodomestici di uso quotidiano, ma anche aziende che producono macchine industriali: sono tantissimi i contesti in cui una scheda elettronica può rendere funzionante, funzionale e performante un prodotto. Un esempio? Le interfacce design che Eurek ha realizzato per un’impresa leader del lavaggio a secco, che hanno permesso di ottimizzare la User Experience e di aumentare quindi il grado di soddisfazione del cliente.

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