piirilevymuotoilua

Piirilevymuotoilu on prosessi, jossa suunnitellaan ja optimoidaan tulostettujen piirilevyjen (PCB) elektroniikkakomponenttien sijoittelu sekä johtojen reititys. Tavoitteena on täyttää toiminnalliset vaatimukset, varmistaa luotava kytkentä sekä huomioida valmistettavuus ja tuotantokustannukset. Prosessi kattaa sekä sähkökaavion laatimisen että fyysisen layoutin, jossa komponentit asetellaan ja yhteydet reititetään, sekä huolehditaan maadoituksesta ja virtajohtojen kunnollisuudesta.

Suunnitteluprosessi etenee tyypillisesti seuraavasti: määritellään vaatimukset, laaditaan kytkentäkaavio, valitaan komponentit ja materiaalit sekä suunnitellaan PCB:n rakenne ja reititys. Tämän jälkeen tarkastetaan suunnitelma suunnittelusäännöillä (DRC) ja sähköisillä tarkistuksilla (ERC); varmistetaan signaalin eheys, impedanssit sekä maadoitus ja virtaverkot. Lopuksi tuotetaan valmistusdata: Gerber-tiedostot, drill-/vias-tiedot sekä BOM ja asennusohjeet.

Keskeisiä huomioita ovat signaalin eheys ja impedanssisuunnittelu, maadoitus sekä virtaverkkojen hallinta sekä lämpöjohtaminen. Lisäksi huomioidaan komponenttien sijoittelu, reitityksen pituudet ja kerrokset sekä mahdolliset häiriöt ja tuotantorajoitteet.

Materiaalit ja valmistus: yleisin lähtöaine on FR-4-lasikuitulaminaatti, johon kiinnittyy kupari. Kuparin paksuus on tyypillisesti 1 oz (noin 35 µm) ja levyjä valmistetaan erilaisilla kerroksilla (single-, double- tai multi-layer). Pintakäsittelyllä (esim. HASL, ENIG) sekä suojakalvolla (soldermask) ja silkscreenilla on vaikutus sekä mekaaniseen että sähköiseen kestävyyteen. Lopulliset tiedostot ovat Gerber, drill-tiedot ja BOM.

Standardeja ja laadunvarmistusta varten viitataan IPC-standardeihin (esim. IPC-2221/2222 ja IPC-7351). Suunnittelussa tehdään prototyyppejä, suoritetaan testauksia (ICT tai funktionaalinen testaus) ja toteutetaan iterointeja sekä valmistuksen kannalta optimoitu suunnittelu.