Vad är ett mönsterkort? Ett mönsterkort, som på kinesiska kallas för ”kretskort” och även kallas ” tryckt kretskort”, är en bärare som skapar elektriska förbindelser mellan elektroniska komponenter och fungerar som en signalförmedlare. Därför kallas det ofta för ”elektronikproduktens moder”.
I modern elektronik produktion utgör mönsterkort grunden för SMT. Kärnan i SMT-tekniken ligger i att med precision montera olika komponenter, såsom motstånd, kondensatorer och BGA-chip, på specifika kontaktpunkter på kretskortet. Detta kräver att kontaktpunkternas placering och storlek på Kretskortexakt överensstämmer med de komponent kapslingar som används i SMT. Till exempel bör den motsvarande padstorleken för ett motstånd av typen 0402 vara 0,4 mm × 0,2 mm. Endast om dessa krav uppfylls kan man säkerställa att SMT processen löper smidigt och att slutprodukten håller hög kvalitet.
Samtidigt ger SMT-processen mönsterkort högre värde. Med hjälp av SMT-tekniken kan komponenterna monteras med hög densitet på både fram- och baksidan av kretskortet. Denna högdensitetsmontering har i hög grad drivit på utvecklingen mot mindre elektroniska enheter. Ta till exempel moderkortet i en mobiltelefon: det är just genom SMT-processen som BGA-chipen monteras på kretskortet, vilket möjliggör en ”pin-fri” högdensitetsanslutning. Detta gör det möjligt att integrera fler funktioner på en begränsad yta, vilket förbättrar den elektroniska enhetens totala prestanda och konkurrenskraft.
Mönsterkort kan huvudsakligen delas in i följande tre typer:
1.Enkelsidiga kort
Enkelsidiga kort (Single-Sided Boards) har på ett grundläggande PCB kort komponenterna koncentrerade på ena sidan, medan ledningarna är koncentrerade på den andra sidan (vid ytmonterade komponenter är ledningarna på samma sida, medan genomförda komponenter är på den andra sidan) . Eftersom ledningarna endast finns på ena sidan kallas denna typ av kretskort för enkelsidigt (Single-sided). Eftersom enkelsidiga kretskort har många strikta begränsningar vid kretsdesign (eftersom det bara finns en sida får ledningarna inte korsa varandra utan måste följa separata vägar) användes denna typ av kort endast i tidiga kretsar.
2.Dubbelsidiga kretskort
Ett utmärkande drag för dubbelsidiga kretskort (Double Sided Boards) är att kretslayouten täcker både fram- och baksidan, men för att uppnå elektrisk anslutning mellan ledningarna på de båda sidorna krävs en specifik struktur för anslutning mellan skikten. Detta anslutningsmedium kallas via (Via), vilket i grunden är ett mikroskopiskt metalliserat genomgående hål som bearbetats i mönsterkort basmaterialet och som genom elektroplätering eller fyllning med ledande material bildar en elektrisk förbindelse mellan de båda sidorna.
Jämfört med enkelsidiga kort fördubblas den tillgängliga ledningsytan på dubbelsidiga kort, vilket effektivt löser det utrymmesproblem som uppstår på enkelsidiga kort på grund av korsande ledningar konstruktören kan leda korsande ledningar till den andra sidan via via-hål, vilket avsevärt ökar kretsens komplexitet. Tack vare denna egenskap har dubbelsidiga kort blivit det dominerande valet för elektroniska produkter av medelhög komplexitet och används i stor utsträckning i kretskonstruktioner som kräver fler funktionsmoduler eller signalväxling.
3.Flerlagerskort
Flerlagerskort (Multilayer Boards) utökar ledningsutrymmet genom att stapla flera lager av ledande kretsbanor. Deras struktur består vanligtvis av en dubbelsidig kretskort som innerlager och en enkelsidig kretskort som ytterlager (eller dubbla innerlager + dubbla ytterlager). Varje lager pressas samman växelvis med hjälp av ett positioneringssystem och isolerande bindemedel, och ledande mönster kopplas samman enligt designkraven, vilket resulterar i kretskort med fyra, sex eller fler lager. Det är viktigt att notera att antalet skikt inte helt motsvarar antalet oberoende ledningsskikt – i särskilda fall kan tomma skikt läggas till för att justera kortets tjocklek, varför flerskiktskort vanligtvis utformas med ett jämnt antal skikt (inklusive de två yttersta skikten).De flesta vanliga mönsterkort har idag en struktur med 4 till 8 lager.
Teoretiskt sett kan ett kretskort ha upp till nästan hundra lager, men i praktiken har stora superdatorer tidigare använt kretskort med extremt många lager. I och med att klusterberäkningstekniken har blivit vanligare har dock sådana kretskort med extremt många lager gradvis försvunnit från den vanliga marknaden. Eftersom de olika lagren i ett kretskort sitter tätt ihop är det svårt att se antalet lager med blotta ögat, men man kan ändå göra en grov uppskattning genom att titta på ett tvärsnitt av mönsterkort.
Vad är ett kretskort? Ett kretskort är en bärare för elektriska anslutningar mellan elektroniska komponenter och fungerar som en signalförmedlare.
Klassificering och funktioner för mönsterkort lager:
Signallager (Signal Layers)
Top Layer (översta lagret) och Bottom Layer (understa lagret): Används för ledningsdragning och placering av komponenter, och är de mest grundläggande ledande lagren i ett kretskort.
Mekaniska lager (Mechanical Layers)
Mechanical Layer: Används för att definiera mekaniska strukturuppgifter såsom mönsterkort:ns yttermått och placering av monteringshål, och har inga elektriska egenskaper. Vanligtvis kan upp till 16 mekaniska lager konfigureras.
Silkscreen-lager (Silkscreen Layers)
Top Overlay (övre silkscreen) och Bottom Overlay (undre silkscreen): Används för att markera komponentnummer, kommentarer, logotyper och annan monteringsinformation. Vanligtvis vita och tillverkade med silkscreen teknik.
Pasta-lager (Paste Layers)
Top Paste (övre pastalager) och Bottom Paste (undre pastalager): Används för att ange placeringen av de paddar som ska täckas med lodpasta i SMT-processen (ytmonteringsteknik) och är ett viktigt lager för ytmonteringslödning.
Borrlager (Drill Layers)
Drill Grid (borrningsmatris) och Drill Drawing (borrningsritning): Används för att tillhandahålla borrningsinformation under tillverkningen av kretskortet, inklusive borrningspositioner och dimensioner för genomgående hål, paddar etc.
Keep Out-lager (Keep Out Layer)
Används för att definiera icke-ledningsföringsområden på kretskort, såsom gränser, spår och utskärningar, för att begränsa placeringen av ledningar och komponenter och säkerställa kretskonstruktionens integritet och säkerhet.
Flerlager (Multi Layer)
Multi Layer är ett abstrakt lager som används för att representera elektriska anslutningsvägar för komponenter som behöver gå igenom hela Kretskort(t.ex. genomföringsplattor, via-hål etc.). Grafiken på detta lager återspeglas i alla ledande lager (förutom planlager) och används vanligtvis för att definiera pläterade hål (PTH) eller icke-pläterade hål (NPTH).
Hur man konstruerar ett kretskort
Mönsterkort konstruktion är en del av produktens hårdvarukonstruktion och utgör ett viktigt led i utvecklingsarbetet som länkar samman konstruktionen av kretskortets schemat med tillverkningen av själva kretskort. Projektflödet ser ut enligt följande:
1) I början av projektet måste man kontrollera att alla nödvändiga underlag finns tillgängliga: detta inkluderar schemat, konstruktionsritningen, komponentbiblioteket, signalflödesdiagram för komplexa produkter, strömförsörjningsträd, beskrivningar av kritiska signaler, strömstyrka samt konstruktionskrav.
2) Inmatning av designinformation: Detta inkluderar import av nätlista och strukturritning. Efter import av strukturritningen måste man vara särskilt uppmärksam på storleken på skruvhål och vissa positioneringshål, förbjudna områden för komponenter och ledningar, höjdbegränsade områden samt placering av kontakter.
3) Layout: Placera komponenterna på Kretskortpå ett rimligt sätt, med hänsyn till krav på signalkvalitet, EMC, termisk design, DFM, DFT, struktur och säkerhetsstandarder. Den grundläggande tanken bakom layouten är, förutom strukturella begränsningar, främst att kombinera signal- och strömriktningar.
4) Ledningsförläggningsbegränsningar: Ledningsförläggningsbegränsningar delas huvudsakligen in i ledningsbredd, avstånd och lika längd. Vissa regler kräver vägledning genom förhandsimulering, såsom ledningslängd, impedans, topologi och skiktning.
5) Ledningsdragning: Ledningsdragning är den mest arbetsintensiva delen av PCB designen, och det finns många aspekter att beakta. Exempelvis ledningsimpedans, kontinuitet i referensplan, EMC, SI/PI och DFM.
6) Granskning + verifiering genom efterföljande simulering: När ledningsdragningen är klar krävs granskning och kontroll av erfarna medarbetare inom avdelningen samt simulering av kritiska signaler och strömförsörjning.
7) Tillverkning: När PCB designen är godkänd kan optiska ritningsfiler exporteras för produktion.
Mönsterkort den centrala bäraren i elektroniska produkter, och dess design- och tillverkningsnivå avgör direkt produktens prestanda och tillförlitlighet. I framtiden, i takt med att tekniker som 5G, artificiell intelligens och sakernas internet (IoT) blir allt vanligare, kommer kretskort att utvecklas mot fler lager, smalare ledningsbredder och material för höga frekvenser och hastigheter (t.ex. PTFE med låg förlust), samtidigt som de måste uppfylla stränga certifieringsstandarder inom områden som fordonselektronik och medicinsk utrustning.
