Die Schichten enthüllen: Elektronischer PCB-Aufbau

Eine der ersten Dinge, die Ihnen beim Besuch des Grand Canyon auffallen, ist die unglaubliche Landschaft. Die Canyonwände mit ihren Geschichten, die für alle durch die verschiedenen farbigen Schichten von Gesteinen und Mineralien sichtbar eingeschrieben sind, sind wahrlich inspirierend. Ich bin sicher, man könnte Jahre verbringen und würde nicht einmal annähernd alle Verbindungen, Materialien und Kreaturen entdecken, die in diesen geschichteten Felswänden leben oder gelebt haben.

Weil es mir schwerfällt, Dinge nicht mit dem zu verbinden, was mich begeistert, erinnerte mich der Grand Canyon an gedruckte Schaltungen mit ihren Glasfasern, Lötstopplacken und anderen abschließenden Beschichtungen auf den äußeren Schichten. Elektronische PCBs können komplex sein und müssen genügend Schichten verwenden, um die erforderliche Komplexität zu erreichen. Trotz ihrer Größe scheinen PCBs genauso viel Tiefe und Vernetzung zu haben wie sogar die Gesteinsschichten im Grand Canyon.

Bestimmung der Schichten einer gedruckten Schaltkarte

Mit einer PCB haben Sie interne Schichten zwischen Routing, Leiterbahnen und Durchkontaktierungen, aber auch Schutzschichten zwischen Kupferebenen wie Fiberglas oder ähnlichem Material, die Schichten bilden, die als Kern und Prepreg bezeichnet werden. Der Kern wird mit den strengsten Kontrollen hergestellt, sodass er verwendet werden kann, um dielektrische Konstanten für Ihre elektrischen Signale zu spezifizieren, um Entkopplung zu ermöglichen und Störungen aus dem Design fernzuhalten. Das Prepreg ist weniger kontrolliert und wird stattdessen verwendet, um die Dicke der PCB bei Bedarf zu variieren.

Die Schichten einer gedruckten Schaltplatte entwickeln sich basierend auf der Menge an Kupfer, die benötigt wird, um das Design zu realisieren. Der Ingenieur oder das Studium der Dichte und Menge der Komponenten und Leiterbahnen bestimmt die Anzahl der benötigten Schichten.

Der nächste Schritt identifiziert kritische Signale und wo sie platziert werden müssen, um ihre Leistung zu optimieren. Dies bestimmt die Kernstärke, Platzierung und Dicke der Leiterbahnen und den idealen Standort der . Die Materialien für die Herstellung müssen während dieser Phase des Designprozesses berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das Design herstellbar ist, um die Kosten zu minimieren.

Verwenden Sie Schichten, um den Stapel aufzubauen und die Gesamtstruktur zu definieren

Sie können dann Schichten verwenden, um den Stapel aufzubauen, bevor Sie Leiterbahnen verlegen. Jede Schicht kann als Kupfer, Prepreg oder Lötstopplack visualisiert und definiert werden. Das Prepreg-Material kann sowohl nach seinen elektrischen als auch nach seinen fertigungstechnischen Eigenschaften ausgewählt werden, zusätzlich dazu, die Anforderungen Ihrer Zuverlässigkeits- und Sicherheitsabteilungen für das Design zu erfüllen.

Die Platzierung und Anordnung von Vias erfolgt zu diesem Zeitpunkt, einschließlich der Beschichtung für das Via abhängig von seinen Stromtragfähigkeitsanforderungen. Wenn für das Design blinde Vias benötigt werden, werden diese an den entsprechenden Stellen innerhalb der PCB eingefügt.

Das Wissen, wie man seine Schichten plant und stapelt, führt zu einer besseren PCB.

Weiterer Aufbau der PCB innerhalb des Stapels

Indem Sie die Komponenten vom Schaltplan zum Layout bringen, können Sie die Komponenten auf der virtuellen Leiterplatte an den Stellen platzieren, die das Design optimieren. Dies wird gefolgt vom Hinzufügen von Leiterbahnen von Komponente zu Komponente und/oder zu Steckverbindern und Testpunkten innerhalb des Designs.

Je mehr Komponenten, desto mehr Leiterbahnen. Mehr Leiterbahnen bedeuten mehr Kupfer und mehr Schichten, sodass Leiterbahnen, die in die gleiche Richtung verlaufen, auf unterschiedlichen Schichten platziert werden können, um Konflikte zu vermeiden. Ich stelle mir gerne verschiedene Kolonien von Ameisen innerhalb von engen, aber separaten Schichten von Gestein vor, ob sie sich kennen und kommunizieren oder isoliert bleiben.

Die Kolonien können sich vereinigen, indem sie Tunnel zwischen den Ebenen graben, um einander zu besuchen. Derselbe Prozess findet auf gedruckten Schaltkarten mit Vias statt. Sollte eine Kupferleitung quer über die gedruckte Schaltkarte verlaufen müssen, ohne von anderen Leitungen gestört zu werden, würde ein Via in die Platine integriert, damit die Leitung auf einer anderen Ebene weitergeführt werden kann.

Die Verwendung intelligenter Werkzeuge in Ihrer Designsoftware kann Ihren Entwurfsprozess erleichtern.

Wenn Sie nach Platinenlayout-Funktionen suchen, die Sie durch alle Schritte des Designs führen, probieren Sie einen Visual Layer Stack Manager mit einem Designregelsystem aus, um die Anforderungen innerhalb des Tools zu definieren. Jede Schicht kann als Kupfer, Prepreg oder Lötstopplack visualisiert und definiert werden. Das Prepreg kann sowohl aufgrund seiner elektrischen als auch fertigungstechnischen Eigenschaften ausgewählt werden, zusätzlich dazu, um die Anforderungen Ihrer Zuverlässigkeits- und Sicherheitsabteilungen für das Design zu erfüllen.

Das nächste Mal, wenn Sie mit Ihrem Layout beginnen, denken Sie an die Schichten eines Canyons, um zu visualisieren, wie Ihr Querschnittsbild der Platine realisiert werden könnte. Die Netze, um Ihre Komponenten zu verbinden, haben die Fähigkeit, sowohl komplex als auch elegant zu sein, wenn Sie ausgefeilte Designwerkzeuge verwenden, die in Altium Designer^® zu finden sind. Das Tool ermöglicht es Ihnen, Ihre Komponenten auf den äußeren Schichten zu organisieren, und es erlaubt Ihnen, Ebenen zu definieren, auf die Sie Ihre Netze mit Vias routen können.

Altiums Werkzeuge können es Ihnen ermöglichen, das Bild in Ihrem Kopf von einer organisierten Leiterplatte, die die Eleganz der Natur enthält, zu realisieren. Wenn Sie erfahren möchten, wie, versuchen Sie heute mit einem Experten bei Altium zu sprechen.