Електроинженерите често са изправени пред дилемата да определят оптималния брой слоеве за дизайн на печатна платка.По-добре ли е да използвате повече или по-малко слоеве?Как вземате решението за броя на слоевете за PCB?
1. Какво означава PCB слой?
Слоевете на PCB се отнасят до медните слоеве, които са ламинирани със субстрата.С изключение на еднослойните печатни платки, които имат само един меден слой, всички печатни платки с два или повече слоя имат четен брой слоеве.Компонентите са запоени върху най-външния слой, докато другите слоеве служат като кабелни връзки.Въпреки това, някои печатни платки от висок клас също ще вграждат компоненти във вътрешните слоеве.
ПХБ се използват за производство на различни електронни устройства и машини в различни индустрии, като потребителска електроника, автомобилостроене, телекомуникации, аерокосмическа, военна и медицинска
индустрии.Броят на слоевете и размерът на конкретна платка определя мощността и капацитета на печатната платка.С увеличаването на броя на слоевете се увеличава и функционалността.
2. Как да определите броя на слоевете на печатни платки?
Когато решавате кой е подходящият брой слоеве за PCB, е важно да вземете предвид предимствата от използването на множество слоеве спрямо единични или двойни слоеве.В същото време е необходимо също така да се вземат предвид предимствата на използването на еднослоен дизайн спрямо тези на многослойните дизайни.Тези фактори могат да бъдат оценени от следните пет гледни точки:
2-1.Къде ще се използва PCB?
Когато се определят спецификациите за печатна платка, от решаващо значение е да се вземе предвид предвидената машина или оборудване, в което ще се използва печатната платка, както и специфичните изисквания за печатна платка за такова оборудване.Това включва идентифициране дали печатната платка ще се използва в сложни и
сложни електронни продукти или в по-прости продукти с основна функционалност.
2-2.Каква работна честота е необходима за PCB?
Въпросът за работната честота трябва да се вземе предвид при проектирането на PCB, тъй като този параметър определя функционалността и капацитета на PCB.За по-висока скорост и оперативни възможности многослойните печатни платки са от съществено значение.
2-3. Какъв е бюджетът на проекта?
Други фактори, които трябва да имате предвид, са производствените разходи на единичния
и двуслойни печатни платки срещу многослойни печатни платки.Ако искате PCB с възможно най-голям капацитет, цената неизбежно ще бъде относително висока.
Някои хора питат за връзката между броя на слоевете в PCB и неговата цена.Като цяло, колкото повече слоеве има една печатна платка, толкова по-висока е нейната цена.Това е така, защото проектирането и производството на многослойна печатна платка отнема повече време и следователно струва повече.Графиката по-долу показва средната цена на многослойни печатни платки за три различни производителя при следните условия:
Количество за поръчка на PCB: 100;
Размер на печатната платка: 400mm x 200mm;
Брой слоеве: 2, 4, 6, 8, 10.
Графиката показва средната цена на печатни платки от три различни компании, без да включва разходите за доставка.Цената на PCB може да бъде оценена с помощта на уебсайтове за котировки на PCB, които ви позволяват да изберете различни параметри като тип проводник, размер, количество и брой слоеве.Тази диаграма предоставя само обща представа за средните цени на печатни платки от три производителя и цените може да варират в зависимост от броя на слоевете.Разходите за доставка не са включени.Ефективни калкулатори са достъпни онлайн, предоставени от самите производители, за да помогнат на клиентите да оценят цената на техните печатни схеми въз основа на различни параметри като тип проводник, размер, количество, брой слоеве, изолационни материали, дебелина и т.н.
2-4.Какво е необходимото време за доставка за PCB?
Времето за доставка се отнася до времето, необходимо за производство и доставка на единични/двойни/многослойни печатни платки.Когато трябва да произведете голямо количество печатни платки, трябва да се вземе предвид времето за доставка.Времето за доставка за единични/двойни/многослойни печатни платки варира и зависи от размера на площта на печатната платка.Разбира се, ако сте готови да похарчите повече пари, времето за доставка може да бъде съкратено.
2-5.Каква плътност и сигнален слой изисква печатната платка?
Броят на слоевете в PCB зависи от плътността на щифта и сигналните слоеве.Например, плътност на изводите от 1,0 изисква 2 слоя на сигнала и с намаляването на плътността на изводите броят на необходимите слоеве ще се увеличи.Ако плътността на щифтовете е 0,2 или по-малко, са необходими поне 10 слоя PCB.
3. Предимства на различните слоеве на печатни платки - еднослойни/двуслойни/многослойни.
3-1.Еднослойна печатна платка
Конструкцията на еднослойна печатна платка е проста, състояща се от един слой пресовани и заварени слоеве от електропроводим материал.Първият слой е покрит с медна плоча и след това е нанесен слой, устойчив на спойка.Диаграмата на еднослойна печатна платка обикновено показва три цветни ленти, които представляват слоя и двата му покриващи слоя - сиво за самия диелектричен слой, кафяво за покритата с мед плоча и зелено за слоя, съпротивляващ спойка.
Предимства:
● Ниски производствени разходи, особено за производството на потребителска електроника, която има по-висока ефективност на разходите.
● Сглобяването на компонентите, пробиването, запояването и инсталирането са сравнително прости и е по-малко вероятно производственият процес да срещне проблеми.
● Икономичен и подходящ за масово производство.
●Идеален избор за дизайни с ниска плътност.
Приложения:
● Основните калкулатори използват еднослойни печатни платки.
● Радиостанции, като евтините радио будилници в магазините за обикновени стоки, обикновено използват еднослойни печатни платки.
● Кафе машините често използват еднослойни печатни платки.
● Някои домакински уреди използват еднослойни печатни платки.
3-2.Двуслойна печатна платка
Двуслойната печатна платка има два слоя медно покритие с изолационен слой между тях.Компонентите са разположени от двете страни на платката, поради което се нарича още двустранна печатна платка.Те се произвеждат чрез свързване на два слоя мед заедно с диелектричен материал между тях и всяка страна на медта може да предава различни електрически сигнали.Те са подходящи за приложения, които изискват висока скорост и компактна опаковка.
Електрическите сигнали се насочват между двата слоя мед и диелектричният материал между тях помага да се предотврати взаимното смущение на тези сигнали.Двуслойната печатна платка е най-разпространената и икономична платка за производство.
Двуслойните печатни платки са подобни на еднослойните печатни платки, но имат обърната огледална долна половина.Когато се използват двуслойни печатни платки, диелектричният слой е по-дебел от този на еднослойните печатни платки.Освен това има медно покритие както от горната, така и от долната страна на диелектричния материал.Освен това горната и долната част на ламинираната плоскост са покрити със слой, устойчив на спойка.
Диаграмата на двуслойна печатна платка обикновено изглежда като трислоен сандвич, с дебел сив слой в средата, представляващ диелектрика, кафяви ивици на горния и долния слой, представляващи медта, и тънки зелени ивици отгоре и отдолу представляващ съпротивителния слой на спойка.
Предимства:
● Гъвкавият дизайн го прави подходящ за различни устройства.
● Евтина структура, която я прави удобна за масово производство.
● Опростен дизайн.
● Малък размер подходящ за различно оборудване.
Приложения:
Двуслойните печатни платки са подходящи за широка гама прости и сложни електронни устройства.Примери за масово произвеждано оборудване, което включва двуслойни печатни платки, включват:
● ОВК модулите, жилищните системи за отопление и охлаждане от различни марки включват двуслойни печатни платки.
● Усилвателите, двуслойните печатни платки са оборудвани с усилвателни модули, използвани от много музиканти.
● Принтерите, различните компютърни периферни устройства разчитат на двуслойни печатни платки.
3-3.Четирислойна печатна платка
4-слойна печатна платка е печатна платка с четири проводими слоя: горен, два вътрешни слоя и долен.И двата вътрешни слоя са ядрото, което обикновено се използва като захранваща или заземяваща равнина, докато външният горен и долен слой се използват за поставяне на компоненти и маршрутизиране на сигнали.
Външните слоеве обикновено са покрити с устойчив на спойка слой с открити подложки, за да осигурят точки за поставяне за свързване на повърхностно монтирани устройства и компоненти с отвори.Проходните отвори обикновено се използват за осигуряване на връзки между четирите слоя, които са ламинирани заедно, за да образуват дъска.
Ето разбивката на тези слоеве:
- Слой 1: Долен слой, обикновено изработен от мед.Той служи като основа на цялата платка, осигурявайки опора за другите слоеве.
- Слой 2: Силов слой.Наречен е по този начин, защото осигурява чисто и стабилно захранване на всички компоненти на печатната платка.
- Слой 3: Заземяващ слой, служещ като източник на заземяване за всички компоненти на печатната платка.
- Слой 4: Горен слой, използван за маршрутизиране на сигнали и осигуряване на точки за свързване на компоненти.
В 4-слоен дизайн на печатни платки, 4 медни следи са разделени от 3 слоя вътрешен диелектрик и са запечатани отгоре и отдолу с резистентни слоеве за запояване.Обикновено правилата за проектиране на 4-слойни печатни платки се показват с помощта на 9 следи и 3 цвята - кафяво за мед, сиво за сърцевина и препрег и зелено за съпротивление на спойка.
Предимства:
● Издръжливост - четирислойните печатни платки са по-здрави от еднослойните и двуслойните платки.
● Компактен размер - Малкият дизайн на четирислойните печатни платки може да пасне на широк набор от устройства.
●Гъвкавост - Четирислойните печатни платки могат да работят в множество видове електронни устройства, включително прости и сложни.
● Безопасност - чрез правилно подравняване на захранващия и заземяващия слой, четирислойните печатни платки могат да предпазват от електромагнитни смущения.
● Леки - Устройствата, оборудвани с четирислойни печатни платки, изискват по-малко вътрешно окабеляване, така че те обикновено са с по-леко тегло.
Приложения:
● Сателитни системи - Многослойните печатни платки са оборудвани в орбитални сателити.
● Ръчни устройства - Смартфоните и таблетите обикновено са оборудвани с четирислойни печатни платки.
● Оборудване за изследване на космоса - Многослойните печатни платки осигуряват захранване на оборудването за изследване на космоса.
3-4.6 слоя печатна платка
6-слойната печатна платка е по същество 4-слойна платка с два допълнителни сигнални слоя, добавени между равнините.Стандартната 6-слойна печатна платка включва 4 маршрутизиращи слоя (два външни и две вътрешни) и 2 вътрешни равнини (една за земята и една за захранване).
Осигуряването на 2 вътрешни слоя за високоскоростни сигнали и 2 външни слоя за нискоскоростни сигнали значително усилва EMI (електромагнитни смущения).EMI е енергията на сигналите в електронните устройства, които се нарушават от радиация или индукция.
Има различни механизми за подреждане на 6-слойна печатна платка, но броят на използваните захранващи, сигнални и земни слоеве зависи от изискванията на приложението.
Стандартната 6-слойна печатна платка включва горен слой - препрег - вътрешен заземяващ слой - ядро - вътрешен маршрутизиращ слой - препрег - вътрешен маршрутизиращ слой - ядро - вътрешен захранващ слой - препрег - долен слой.
Въпреки че това е стандартна конфигурация, тя може да не е подходяща за всички дизайни на печатни платки и може да се наложи повторно позициониране на слоевете или по-специфични слоеве.При поставянето им обаче трябва да се вземат предвид ефективността на окабеляването и минимизирането на кръстосаните смущения.
Предимства:
● Здравина - Шестслойните печатни платки са по-дебели от техните по-тънки предшественици и следователно по-здрави.
● Компактност - Дъските с шест слоя с тази дебелина имат по-големи технически възможности и могат да консумират по-малка ширина.
● Голям капацитет - Шестслойните или повече печатни платки осигуряват оптимална мощност за електронни устройства и значително намаляват възможността за кръстосани смущения и електромагнитни смущения.
Приложения:
● Компютри - 6-слойните печатни платки спомогнаха за бързото развитие на персоналните компютри, правейки ги по-компактни, по-леки и по-бързи.
● Съхранение на данни - Големият капацитет на шестслойните печатни платки направи устройствата за съхранение на данни все по-изобилни през последното десетилетие.
● Пожароизвестителни системи - Използвайки 6 или повече платки, алармените системи стават по-точни в момента на откриване на реална опасност.
Тъй като броят на слоевете в печатната платка се увеличава отвъд четвъртия и шестия слой, повече проводими медни слоеве и слоеве от диелектричен материал се добавят към стека.
Например, осемслойна печатна платка съдържа четири равнини и четири сигнални медни слоя - общо осем - свързани със седем реда диелектричен материал.Осемслойният пакет е запечатан със слоеве диелектрична маска за запояване отгоре и отдолу.По същество осемслойната PCB подредба е подобна на шестслойната, но с добавена двойка мед и препрег колона.
Шенжен ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Време на публикуване: 26 юни 2023 г
