Es gibt viele verschiedene Schichten bei der Entwicklung und Herstellung von Leiterplatte. Diese Ebenen sind möglicherweise weniger bekannt und verursachen manchmal sogar Verwirrung, selbst bei Personen, die häufig damit arbeiten. Es gibt physikalische Schichten für Schaltungsverbindungen auf der Leiterplatte und dann gibt es Schichten zum Entwerfen dieser Schichten im PCB-CAD-Tool. Werfen wir einen Blick auf die Bedeutung von all dem und erklären die PCB-Layer.

Beschreibung der Leiterplattenschicht in der Leiterplatte

Wie der obige Snack besteht die Leiterplatte aus mehreren Schichten. Sogar eine einfache einseitige (einschichtige) Platine besteht aus einer leitfähigen Metallschicht und einer Basisschicht, die miteinander verbunden sind. Mit zunehmender Komplexität der Leiterplatte nimmt auch die Anzahl der darin befindlichen Schichten zu.

Eine mehrschichtige PCB hat eine oder mehrere Kernschichten aus dielektrischen Materialien. Dieses Material besteht in der Regel aus Glasfasergewebe und Epoxidharzkleber und wird als Isolierschicht zwischen zwei unmittelbar angrenzenden Metallschichten verwendet. Je nachdem, wie viele physische Schichten das Board benötigt, gibt es mehr Schichten aus Metall und Kernmaterial. Zwischen jeder Metallschicht befindet sich eine Glasfaser-Glasfaserschicht, die mit einem Harz namens „Prepreg“ vorimprägniert ist. Prepregs sind im Grunde ungehärtete Kernmaterialien, und wenn sie dem Heizdruck des Laminierprozesses ausgesetzt werden, schmelzen sie und verbinden die Schichten miteinander. Das Prepreg wird auch als Isolator zwischen den Metallschichten verwendet.

Die Metallschicht auf der Multilayer-Leiterplatte leitet das elektrische Signal der Schaltung punktweise weiter. Verwenden Sie für konventionelle Signale dünnere Metallleiterbahnen, während für Strom- und Erdungsnetze breitere Leiterbahnen verwendet werden. Mehrschichtplatinen verwenden normalerweise eine ganze Metallschicht, um eine Strom- oder Masseebene zu bilden. Dadurch können alle Teile leicht durch kleine, mit Lot gefüllte Löcher in die Flugzeugebene gelangen, ohne dass Strom- und Masseflächen während des gesamten Designs verdrahtet werden müssen. Es trägt auch zur elektrischen Leistung des Designs bei, indem es eine elektromagnetische Abschirmung und einen guten soliden Rückweg für Signalspuren bietet

Leiterplattenschichten in PCB-Designtools

Um die Schichten auf der physischen Leiterplatte zu erstellen, wird eine Bilddatei des Metallspurmusters benötigt, mit der der Hersteller die Leiterplatte aufbauen kann. Um diese Bilder zu erstellen, verfügen die CAD-Tools für das PCB-Design über einen eigenen Satz von Leiterplattenschichten, die Ingenieure beim Entwerfen von Leiterplatten verwenden können. Nach Abschluss der Konstruktion werden diese verschiedenen CAD-Layer über einen Satz von Fertigungs- und Montageausgabedateien an den Hersteller exportiert.

Jede Metallschicht auf der Leiterplatte wird im PCB-Designtool durch eine oder mehrere Schichten repräsentiert. Normalerweise werden die dielektrischen Schichten (Kern und Prepreg) nicht durch CAD-Schichten dargestellt, obwohl dies je nach zu entwickelnder Leiterplattentechnologie unterschiedlich ist, auf die wir später eingehen werden. Bei den meisten PCB-Designs wird die dielektrische Schicht jedoch nur durch die Attribute im Design-Tool repräsentiert, um Material und Breite zu berücksichtigen. Diese Attribute sind wichtig für die verschiedenen Rechner und Simulatoren, die das Designtool verwendet, um die korrekten Werte von Metallspuren und -räumen zu bestimmen.

Neben einer separaten Schicht für jede Metallschicht der Leiterplatte im PCB-Design-Tool wird es auch CAD-Schichten für Lötstopplack, Lötpaste und Siebdruckmarken geben. Nachdem die Leiterplatten zusammenlaminiert wurden, werden Masken, Pasten und Siebdruckmittel auf die Leiterplatten aufgetragen, so dass sie nicht die physischen Schichten der eigentlichen Leiterplatten sind. Um Leiterplattenherstellern jedoch die zum Aufbringen dieser Materialien erforderlichen Informationen zur Verfügung zu stellen, müssen sie auch ihre eigenen Bilddateien aus der PCB-CAD-Schicht erstellen. Schließlich verfügt das PCB-Design-Tool über viele andere eingebaute Schichten, um andere Informationen zu erhalten, die für Design- oder Dokumentationszwecke benötigt werden. Dies können andere Metallgegenstände auf oder auf der Platine, Teilenummern und Komponentenumrisse sein.

Jenseits der Standard-PCB-Schicht

CAD-Tools werden heute neben dem Design von einlagigen oder mehrlagigen Leiterplatten auch in anderen PCB-Designtechniken eingesetzt. In flexible und starre flexible Designs sind flexible Schichten integriert, und diese Schichten müssen in CAD-Tools für das PCB-Design dargestellt werden. Diese Layer müssen nicht nur für den Betrieb im Tool angezeigt werden, sondern auch eine erweiterte 3D-Arbeitsumgebung im Tool. Auf diese Weise können Designer sehen, wie sich das flexible Design faltet und entfaltet sowie den Grad und den Winkel der Biegung bei der Verwendung.

Eine andere Technologie, die zusätzliche CAD-Schichten erfordert, ist die druckbare oder hybride elektronische Technologie. Diese Designs werden durch Hinzufügen oder „Drucken“ von Metall- und dielektrischen Materialien auf das Substrat hergestellt, anstatt einen subtraktiven Ätzprozess wie bei Standard-PCBs zu verwenden. Um sich dieser Situation anzupassen, müssen PCB-Designtools in der Lage sein, diese dielektrischen Schichten zusätzlich zu den standardmäßigen Metall-, Masken-, Pasten- und Siebdruckschichten anzuzeigen und zu entwerfen.