Có nhiều lớp khác nhau trong thiết kế và sản xuất bảng mạch in. Những lớp này có thể ít quen thuộc hơn và đôi khi gây nhầm lẫn, ngay cả đối với những người thường xuyên làm việc với chúng. Có các lớp vật lý cho các kết nối mạch trên bảng mạch, và sau đó có các lớp để thiết kế các lớp này trong công cụ PCB CAD. Hãy cùng xem ý nghĩa của tất cả những điều này và giải thích các lớp PCB.

Mô tả lớp PCB trong bảng mạch in

Giống như snack ở trên, bảng mạch in được cấu tạo bởi nhiều lớp. Ngay cả bảng một mặt (một lớp) đơn giản cũng được cấu tạo bởi một lớp kim loại dẫn điện và một lớp cơ sở được kết hợp với nhau. Khi độ phức tạp của PCB tăng lên, số lượng các lớp bên trong nó cũng sẽ tăng lên.

PCB nhiều lớp sẽ có một hoặc nhiều lớp lõi được làm bằng vật liệu điện môi. Vật liệu này thường được làm bằng vải sợi thủy tinh và chất kết dính nhựa epoxy, và được sử dụng như một lớp cách nhiệt giữa hai lớp kim loại ngay sát nó. Tùy thuộc vào bao nhiêu lớp vật lý mà bảng yêu cầu, sẽ có nhiều lớp vật liệu kim loại và lõi hơn. Giữa mỗi lớp kim loại sẽ có một lớp sợi thủy tinh sợi thủy tinh, được tẩm sẵn một loại nhựa gọi là “prepreg”. Prepregs về cơ bản là vật liệu lõi không được bảo đảm và khi được đặt dưới áp suất gia nhiệt của quá trình cán mỏng, chúng sẽ tan chảy và kết nối các lớp lại với nhau. Prereg cũng sẽ được sử dụng như một chất cách điện giữa các lớp kim loại.

Lớp kim loại trên PCB nhiều lớp sẽ dẫn tín hiệu điện của mạch từng điểm. Đối với các tín hiệu thông thường, sử dụng dấu vết kim loại mỏng hơn, trong khi đối với lưới điện và mặt đất, sử dụng dấu vết rộng hơn. Bảng nhiều lớp thường sử dụng toàn bộ một lớp kim loại để tạo thành mặt phẳng nguồn hoặc mặt đất. Điều này cho phép tất cả các bộ phận dễ dàng đi vào mặt phẳng của máy bay thông qua các lỗ nhỏ được hàn đầy, mà không cần phải đi dây điện và mặt đất trong suốt thiết kế. Nó cũng góp phần vào hiệu suất điện của thiết kế bằng cách cung cấp tấm chắn điện từ và một đường trở lại vững chắc tốt cho các dấu vết tín hiệu

Các lớp bảng mạch in trong các công cụ thiết kế PCB

Để tạo các lớp trên bảng mạch vật lý, cần phải có tệp hình ảnh của mẫu dấu vết kim loại mà nhà sản xuất có thể sử dụng để tạo bảng mạch. Để tạo ra những hình ảnh này, các công cụ CAD thiết kế PCB có tập hợp các lớp bảng mạch riêng để các kỹ sư sử dụng khi thiết kế bảng mạch. Sau khi thiết kế xong, các lớp CAD khác nhau này sẽ được xuất cho nhà sản xuất thông qua một tập hợp các tệp đầu ra chế tạo và lắp ráp.

Mỗi lớp kim loại trên bảng mạch được thể hiện bằng một hoặc nhiều lớp trong công cụ thiết kế PCB. Thông thường, các lớp điện môi (lõi và prereg) không được thể hiện bằng các lớp CAD, mặc dù điều này sẽ khác nhau tùy thuộc vào công nghệ bảng mạch được thiết kế, mà chúng tôi sẽ đề cập sau. Tuy nhiên, đối với hầu hết các thiết kế PCB, lớp điện môi chỉ được đại diện bởi các thuộc tính trong công cụ thiết kế, để xem xét chất liệu và chiều rộng. Các thuộc tính này rất quan trọng đối với các máy tính và trình mô phỏng khác nhau mà công cụ thiết kế sẽ sử dụng để xác định các giá trị chính xác của dấu vết và khoảng trống kim loại.

Ngoài việc nhận được một lớp riêng biệt cho từng lớp kim loại của bảng mạch trong công cụ thiết kế PCB, cũng sẽ có các lớp CAD dành riêng cho mặt nạ hàn, keo hàn và dấu in màn hình. Sau khi các bảng mạch được dát mỏng với nhau, mặt nạ, bột nhão và chất in lụa được áp dụng cho bảng mạch, vì vậy chúng không phải là các lớp vật lý của bảng mạch thực tế. Tuy nhiên, để cung cấp cho các nhà sản xuất PCB thông tin cần thiết để áp dụng các vật liệu này, họ cũng cần tạo các tệp hình ảnh của riêng mình từ lớp PCB CAD. Cuối cùng, công cụ thiết kế PCB cũng sẽ có nhiều lớp khác được tích hợp sẵn để lấy thông tin khác cần thiết cho mục đích thiết kế hoặc tài liệu. Điều này có thể bao gồm các đồ vật kim loại khác trên hoặc trên bảng, số bộ phận và đường viền của bộ phận.

Vượt ra ngoài lớp PCB tiêu chuẩn

Ngoài việc thiết kế bảng mạch in một lớp hoặc nhiều lớp, các công cụ CAD còn được sử dụng trong các kỹ thuật thiết kế PCB khác ngày nay. Các thiết kế linh hoạt mềm dẻo và cứng nhắc sẽ có các lớp linh hoạt được tích hợp sẵn, và các lớp này được yêu cầu thể hiện trong các công cụ CAD thiết kế PCB. Không chỉ cần hiển thị các lớp này trong công cụ để hoạt động, mà còn cần một môi trường làm việc 3D tiên tiến trong công cụ. Điều này sẽ cho phép các nhà thiết kế xem cách thiết kế linh hoạt gấp và mở ra cũng như mức độ và góc uốn khi sử dụng.

Một công nghệ khác yêu cầu các lớp CAD bổ sung là công nghệ điện tử có thể in được hoặc kết hợp. Những thiết kế này được sản xuất bằng cách thêm hoặc “in” các vật liệu kim loại và điện môi lên đế thay vì sử dụng quy trình khắc trừ như trong PCB tiêu chuẩn. Để thích ứng với tình huống này, các công cụ thiết kế PCB cần có khả năng hiển thị và thiết kế các lớp điện môi này ngoài các lớp kim loại, mặt nạ, hồ dán và in lụa tiêu chuẩn.