Suunnittelussa ja valmistuksessa on monia erilaisia ​​kerroksia piirilevy. Nämä tasot voivat olla vähemmän tuttuja ja joskus jopa hämmennystä jopa ihmisille, jotka työskentelevät usein niiden kanssa. Piirilevyllä on fyysisiä kerroksia piirikytkennälle, ja sitten on kerroksia näiden kerrosten suunnittelua varten PCB CAD -työkalussa. Katsotaanpa tämän kaiken merkitystä ja selitetään PCB-kerrokset.

PCB-kerroksen kuvaus painetussa piirilevyssä

Kuten yllä oleva välipala, painettu piirilevy koostuu useista kerroksista. Jopa yksinkertainen yksipuolinen (yksikerroksinen) levy koostuu johtavasta metallikerroksesta ja pohjakerroksesta, jotka on yhdistetty toisiinsa. Kun piirilevyn monimutkaisuus kasvaa, myös sen sisällä olevien kerrosten määrä kasvaa.

Monikerroksisessa piirilevyssä on yksi tai useampi ydinkerros, joka on valmistettu dielektrisistä materiaaleista. Tämä materiaali on yleensä valmistettu lasikuitukankaasta ja epoksihartsiliimasta, ja sitä käytetään eristävänä kerroksena kahden sen vieressä olevan metallikerroksen välissä. Riippuen siitä, kuinka monta fyysistä kerrosta levy vaatii, metalli- ja ydinmateriaalikerroksia on enemmän. Jokaisen metallikerroksen välissä on lasikuitulasikuitukerros, joka on esikyllästetty “prepreg”-hartsilla. Prepregit ovat pohjimmiltaan kovettumattomia ydinmateriaaleja, ja kun ne asetetaan laminointiprosessin kuumennuspaineen alle, ne sulavat ja yhdistävät kerrokset toisiinsa. Prepregiä käytetään myös eristeenä metallikerrosten välillä.

Monikerroksisen piirilevyn metallikerros johtaa piirin sähköistä signaalia piste kerrallaan. Käytä tavanomaisissa signaaleissa ohuempia metallijälkiä, kun taas teho- ja maaverkoissa käytä leveämpiä merkkejä. Monikerroksisissa levyissä käytetään yleensä kokonaista metallikerrosta teho- tai maatason muodostamiseen. Tämän ansiosta kaikki osat pääsevät helposti lentokoneen tasoon pienten juotteella täytettyjen reikien kautta ilman, että virtaa ja maatasoja tarvitsee kytkeä koko suunnittelun ajan. Se edistää myös rakenteen sähköistä suorituskykyä tarjoamalla sähkömagneettisen suojauksen ja hyvän kiinteän paluutien signaalijäljille

Piirilevykerrokset piirilevyjen suunnittelutyökaluissa

Kerrosten luomiseksi fyysiselle piirilevylle tarvitaan kuvatiedosto metallin jäljityskuviosta, jota valmistaja voi käyttää piirilevyn rakentamiseen. Näiden kuvien luomiseksi PCB-suunnittelun CAD-työkaluilla on omat piirilevykerrokset, joita insinöörit voivat käyttää piirilevyjen suunnittelussa. Kun suunnittelu on valmis, nämä eri CAD-kerrokset viedään valmistajalle valmistus- ja kokoonpanotulostustiedostojen kautta.

Piirilevyn jokaista metallikerrosta edustaa yksi tai useampi kerros piirilevyn suunnittelutyökalussa. Normaalisti dielektrisiä (ydin- ja prepreg) kerroksia eivät edusta CAD-kerrokset, vaikka tämä vaihtelee riippuen suunniteltavasta piirilevytekniikasta, josta mainitsemme myöhemmin. Useimmissa piirilevymalleissa dielektristä kerrosta edustavat kuitenkin vain suunnittelutyökalun attribuutit materiaalin ja leveyden huomioon ottamiseksi. Nämä attribuutit ovat tärkeitä erilaisille laskimille ja simulaattoreille, joita suunnittelutyökalu käyttää metallijälkien ja välilyöntien oikeiden arvojen määrittämiseen.

Sen lisäksi, että piirilevyn jokaiselle metallikerrokselle saadaan erillinen kerros piirilevyn suunnittelutyökalussa, mukana tulee myös CAD-kerroksia, jotka on omistettu juotosmaskille, juotospastalle ja silkkipainomerkeille. Kun piirilevyt on laminoitu yhteen, piirilevyille levitetään maskeja, tahnoja ja silkkipainoaineita, joten ne eivät ole todellisten piirilevyjen fyysisiä kerroksia. Kuitenkin tarjotakseen PCB-valmistajille näiden materiaalien soveltamiseen tarvittavat tiedot, heidän on myös luotava omat kuvatiedostonsa PCB CAD -kerroksesta. Lopuksi PCB-suunnittelutyökalussa on myös monia muita sisäänrakennettuja kerroksia muiden suunnittelu- tai dokumentointitarkoituksiin tarvittavien tietojen saamiseksi. Tämä voi sisältää muita metalliesineitä levyllä tai levyllä, osanumeroita ja komponenttien ääriviivoja.

Normaalin PCB-kerroksen ulkopuolella

Yksi- tai monikerroksisten painettujen piirilevyjen suunnittelun lisäksi CAD-työkaluja käytetään nykyään myös muissa piirilevyjen suunnittelutekniikoissa. Joustavat ja jäykät joustavat mallit sisältävät joustavia kerroksia, ja nämä kerrokset on esitettävä piirilevysuunnittelun CAD-työkaluissa. Näiden kerrosten näyttämisen lisäksi työkalussa tarvitaan myös edistynyt 3D-työympäristö työkalussa käyttöä varten. Näin suunnittelijat näkevät, kuinka joustava muotoilu taittuu ja avautuu sekä taivutusasteen ja -kulman käytön aikana.

Toinen tekniikka, joka vaatii lisää CAD-kerroksia, on tulostettava tai hybridielektroniikkatekniikka. Nämä mallit valmistetaan lisäämällä tai “painamalla” metallia ja dielektrisiä materiaaleja substraatille sen sijaan, että käytettäisiin vähentävää etsausprosessia, kuten tavallisissa PCB-levyissä. Voidakseen sopeutua tähän tilanteeseen, piirilevyjen suunnittelutyökalujen on kyettävä näyttämään ja suunnitella näitä dielektrisiä kerroksia tavallisten metalli-, maski-, tahna- ja silkkipainokerrosten lisäksi.