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PCB
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- ELETTRONICA OGGI 454 - MAGGIO 2015
EDA/SW/T&M
vamente severe per lo sviluppo di schede PCB con segnali
ad alta velocità. Per esempio, molto spesso viene lasciato
più spazio per la messa a punto della lunghezza (length
tuning) di quanto originariamente previsto. L’impiego di
regole così stringenti contribuisce ad aumentare la com-
plessità delle schede che di conseguenza risultano più
costose da produrre.
Progetto di una scheda PCB
di tipo “flex-to-install”
Rispetto al progetto di una scheda PCB flessibile dinami-
ca con segnali ad alta velocità, quello di una scheda di
tipo “flex-to-install” è molto più semplice. Schede di questo
tipo vengono piegate solamente durante la fase di instal-
lazione iniziale o durante la manutenzione, ragion per cui
l’attenzione può essere rivolta più all’integrità dei segnali
piuttosto che all’affidabilità della scheda PCB. In queste
schede è possibile utilizzare strati di rame uniforme e film
poliammidico molto sottile poiché esse non sono sog-
gette a flessioni ripetute come le schede PCB flessibili in
modo dinamico. Una combinazione di questo tipo assicura
un’ottima integrità dei segnali per tutta la sezione flessibi-
le della scheda PCB.
Un aspetto da tenere in considerazione è la modalità di
installazione della scheda. Molti progetti di tipo “flex-to-
install” sono destinati ad applicazioni che prevedono volu-
mi elevati, il che spesso comporta l’utilizzo di metodologie
di assemblaggio automatizzato. Il proget-
tista deve quindi garantire l’assenza di
problemi nelle fasi di assemblaggio della
scheda o del sistema. I prodotti realizzati
in volumi elevati sono spesso assemblati
a macchina, ragion per cui la scheda PCB
deve essere progettata tenendo conto che
verrà assemblata con procedure automa-
tiche.
Dato che il controllo dell’impedenza
delle linee di segnale è un elemento
particolarmente critico, è indispensabile
scegliere i materiali più idonei. Spesso,
per la sezione rigida di una scheda PCB con segnali ad
alta velocità si utilizza un costoso materiale dielettrico. Per
la sezione flessibile, invece, si ricorre a film poliammidico
con una differente costante dielettrica. In una situazione
di questo tipo, le ampiezze delle piste della sezione rigida
saranno differenti da quelle della sezione flessibile della
scheda PCB.
Anche lo spessore del materiale influenza l’impedenza.
Più sottile è il dielettrico, più elevata sarà la capacità della
linea di segnale. Questa capacità a sua volta avrà un im-
patto sulle prestazioni in termini di velocità della scheda.
Un ulteriore problema è rappresentato dal fatto che il
substrato flessibile forma una parte della scheda rigida.
Mentre il film poliammidico e il rame di tipo RA (Rolled An-
nealed) garantiscono un’elevata integrità del segnale nel-
la sezione flessibile della scheda PCB, vi potrà essere un
disadattamento con i dielettrici della sezione rigida della
scheda stessa. Inoltre il posizionamento e la saldatura di
componenti su questo film potrebbe rivelarsi un’operazio-
ne difficile.
Il layout di una scheda PCB “flex-to-install” è simile a quel-
lo di una scheda PCB flessibile dinamica.
Per la predisposizione degli stack degli
strati è possibile operare in maniera pres-
soché analoga, come pure applicare le
stesse regole di progetto.
Sebbene siano utilizzati materiali e spes-
sori differenti, il tool ECAD dovrebbe au-
tomaticamente controllare le impedenze
della linea di segnale variando le ampiez-
ze delle piste tra le due sezioni, rigida e
flessibile, della scheda PCB.
Anche in questo caso è bene non adot-
tare vincoli di progetto eccessivamente
severi per evitare un aumento ingiustificato dei costi del-
la scheda. In definitiva, il progetto di una scheda PCB è
un compito arduo che diventa ancora più complesso nel
caso di schede flessibili. Per questo motivo è necessaria
un’analisi preliminare dei requisiti, grazie alla quale si po-
tranno individuare i migliori compromessi possibili. Una
volta stabiliti i compromessi più idonei, l’utilizzo di tool
ECAD appropriati permetterà di sviluppare con esito posi-
tivo schede PCB rigido-flessibili su cui transitano segnali
ad alta velocità.
Fig. 3 – I piani di massa formati da poligoni reticoli incrociati possono
contribuire a ridurre i costi del rame e migliorare la flessibilità, preser-
vando nel contempo l’integrità del segnale
È necessario
prendere in
considerazione
i costi richiesti per
la produzione
delle schede PCB