Scoprendo i Livelli: Struttura a Strati delle PCB Elettroniche

Una delle prime cose che si notano visitando il Grand Canyon è l'incredibile scenario. Le pareti del canyon, con le loro storie incise per tutti da vedere attraverso i diversi strati colorati di rocce e minerali, sono davvero ispiratrici. Sono sicuro che si potrebbero trascorrere anni senza nemmeno avvicinarsi alla scoperta di tutte le connessioni, i materiali e le creature che vivono o hanno vissuto all'interno di quelle facciate rocciose stratificate.

Perché mi è difficile smettere di collegare le cose a ciò che mi appassiona, il Grand Canyon mi ha ricordato le schede a circuito stampato con il loro vetroresina, maschere di saldatura e altri rivestimenti di finitura sugli strati esterni. Le PCB elettroniche possono essere complesse e devono utilizzare abbastanza strati per soddisfare la complessità richiesta. Nonostante le loro dimensioni, le PCB sembrano avere tanta profondità e interconnessione quanto persino gli strati di roccia del Grand Canyon.

Determinare gli strati di una scheda a circuito stampato

Con un PCB, avrai strati interni tra routing, tracce e vie ma anche strati di protezione tra i piani di rame come la fibra di vetro o materiali simili, formando strati chiamati il nucleo e il prepreg. Il nucleo è prodotto con i controlli più rigorosi in modo che possa essere utilizzato per specificare le costanti dielettriche per i tuoi segnali elettrici per disaccoppiarli e tenere fuori il rumore dal design. Il prepreg è meno controllato e invece viene utilizzato per variare lo spessore del PCB secondo necessità.

Gli strati di una scheda a circuito stampato evolvono in base alla quantità di rame necessaria per realizzare il design. L'ingegnere o lo studio analizzano la densità e la quantità di componenti e tracce per determinare il numero di strati necessari.

Il passo successivo identifica i segnali critici e dove dovranno essere posizionati per ottimizzare le loro prestazioni. Questo stabilisce lo spessore del nucleo, il posizionamento e lo spessore delle tracce e la posizione ideale delle vie. I materiali per la fabbricazione devono essere tenuti in considerazione durante questa fase del processo di design, per garantire che il design sia realizzabile per minimizzare i costi.

Usa gli Strati per Costruire l'Impilamento e Definire la Struttura Generale

Puoi quindi utilizzare i livelli per costruire l'impilamento prima di posizionare le tracce. Ogni strato può essere visualizzato e definito come rame, prepreg o maschera di saldatura. Il materiale prepreg può essere selezionato sia per le sue caratteristiche elettriche che di fabbricazione, oltre a soddisfare i requisiti dei reparti di affidabilità e sicurezza, per il design.

La posizione e il posizionamento delle vie vengono realizzati in questo momento, includendo la metallizzazione per la via a seconda delle sue necessità di portata di corrente. Se sono necessarie vie cieche per il design, queste vengono incluse nelle posizioni appropriate all'interno del PCB.

Sapere come pianificare e impilare i tuoi strati porterà a un PCB migliore.

Continua la Costruzione del PCB all'Interno dell'Impilamento

Portando i componenti dallo schema al layout, puoi posizionare i componenti sulla scheda elettronica stampata virtuale nelle posizioni che ottimizzeranno il design. Questo è seguito dall'aggiunta di tracce da componente a componente e/o a connettori e punti di test all'interno del design.

Più componenti, più tracce. Più tracce significano più rame e più strati, così le tracce che viaggiano nella stessa direzione possono essere posizionate su strati diversi per evitare conflitti. Mi piace immaginare diverse colonie di formiche all'interno di strati di roccia vicini ma separati, se si conoscono e comunicano o rimangono isolate.

Le colonie possono fondersi perforando tunnel tra i piani per visitarsi l'una con l'altra. Lo stesso processo avviene nei circuiti stampati con vie. Se una traccia di rame deve attraversare il circuito stampato senza interferenze da altre tracce, verrà progettata una via nella scheda così che la traccia possa continuare attraverso la scheda su un altro piano.

Utilizzare strumenti intelligenti nel tuo software di progettazione può semplificare il tuo processo di progettazione.

Se stai cercando funzionalità di layout della scheda che possono guidarti attraverso tutti i passaggi della progettazione, prova un Visual Layer Stack Manager con un sistema di regole di progettazione per definire i requisiti all'interno dello strumento. Ogni strato può essere visualizzato e definito come rame, prepreg o maschera di saldatura. Il prepreg può essere selezionato sia per le sue caratteristiche elettriche che di fabbricazione, oltre a soddisfare i requisiti dei tuoi dipartimenti di affidabilità e sicurezza, per la progettazione.

Quindi, la prossima volta che inizi il tuo layout, pensa agli strati di un canyon per visualizzare come potrebbe essere realizzata la vista in sezione trasversale della tua scheda. Le reti per collegare i tuoi componenti hanno la capacità di essere sia complesse che eleganti quando si utilizzano strumenti di progettazione sofisticati trovati in Altium Designer^®. Lo strumento ti permette di organizzare i tuoi componenti sugli strati esterni e ti consente di definire piani sui quali puoi instradare le tue reti utilizzando le vie.

Gli strumenti di Altium possono permetterti di realizzare l'immagine nella tua mente di una scheda a circuito stampato organizzata che contiene l'eleganza trovata nella natura. Se vuoi imparare come, prova a parlare con un esperto di Altium oggi.