Inżynierowie elektrycy często stają przed dylematem określenia optymalnej liczby warstw dla projektu PCB.Czy lepiej jest użyć więcej warstw czy mniej warstw?W jaki sposób podejmujesz decyzję o liczbie warstw płytki drukowanej?
1.Co oznacza warstwa PCB?
Warstwy PCB odnoszą się do warstw miedzi, które są laminowane z podłożem.Z wyjątkiem jednowarstwowych płytek PCB, które mają tylko jedną warstwę miedzi, wszystkie płytki PCB z dwiema lub więcej warstwami mają parzystą liczbę warstw.Komponenty są przylutowane do najbardziej zewnętrznej warstwy, podczas gdy pozostałe warstwy służą jako połączenia przewodów.Jednak niektóre wysokiej klasy płytki PCB będą również osadzać komponenty w warstwach wewnętrznych.
PCB są wykorzystywane do produkcji różnych urządzeń elektronicznych i maszyn w różnych gałęziach przemysłu, takich jak elektronika użytkowa, motoryzacja, telekomunikacja, lotnictwo, wojsko i medycyna
branże.Liczba warstw i rozmiar konkretnej płytki określa moc i pojemność PCB.Wraz ze wzrostem liczby warstw rośnie również funkcjonalność.
2. Jak określić liczbę warstw PCB?
Decydując się na odpowiednią liczbę warstw na płytce drukowanej, należy wziąć pod uwagę korzyści wynikające z zastosowania wielu warstw w porównaniu z pojedynczą lub podwójną warstwą.Jednocześnie konieczne jest rozważenie zalet stosowania projektu jednowarstwowego w porównaniu z projektami wielowarstwowymi.Czynniki te można ocenić z następujących pięciu perspektyw:
2-1.Gdzie będzie używany PCB?
Przy określaniu specyfikacji płytki drukowanej należy wziąć pod uwagę zamierzoną maszynę lub sprzęt, w którym płytka drukowana będzie używana, a także specyficzne wymagania dotyczące płytki drukowanej dla takiego sprzętu.Obejmuje to określenie, czy płytka PCB będzie używana w zaawansowanych i
złożonych produktów elektronicznych lub prostszych produktów o podstawowej funkcjonalności.
2-2.Jaka częstotliwość robocza jest potrzebna dla PCB?
Kwestię częstotliwości roboczej należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu płytki PCB, ponieważ ten parametr decyduje o funkcjonalności i pojemności płytki PCB.Aby uzyskać wyższą prędkość i możliwości operacyjne, niezbędne są wielowarstwowe płytki PCB.
2-3.Jaki jest budżet projektu?
Inne czynniki, które należy wziąć pod uwagę, to koszty produkcji pojedynczego
oraz dwuwarstwowe PCB w porównaniu z wielowarstwowymi PCB.Jeśli chcesz mieć płytkę drukowaną o jak największej pojemności, koszt nieuchronnie będzie stosunkowo wysoki.
Niektórzy pytają o związek między liczbą warstw w płytce PCB a jej ceną.Ogólnie rzecz biorąc, im więcej warstw ma płytka PCB, tym wyższa jest jej cena.Wynika to z faktu, że zaprojektowanie i wyprodukowanie wielowarstwowej płytki drukowanej trwa dłużej, a zatem kosztuje więcej.Poniższy wykres przedstawia średni koszt wielowarstwowych płytek drukowanych dla trzech różnych producentów w następujących warunkach:
Ilość zamówienia PCB: 100;
Rozmiar PCB: 400mm x 200mm;
Liczba warstw: 2, 4, 6, 8, 10.
Na wykresie przedstawiono średnie ceny płytek drukowanych trzech różnych firm, bez uwzględnienia kosztów wysyłki.Koszt PCB można oszacować za pomocą stron z ofertami PCB, które umożliwiają wybór różnych parametrów, takich jak rodzaj przewodu, rozmiar, ilość i liczba warstw.Ten wykres przedstawia jedynie ogólne wyobrażenie o średnich cenach PCB od trzech producentów, a ceny mogą się różnić w zależności od liczby warstw.Koszty wysyłki nie są wliczone.Skuteczne kalkulatory są dostępne online, dostarczane przez samych producentów, aby pomóc klientom oszacować koszt ich obwodów drukowanych na podstawie różnych parametrów, takich jak rodzaj przewodnika, rozmiar, ilość, liczba warstw, materiał izolacyjny, grubość itp.
2-4.Jaki jest wymagany czas dostawy PCB?
Czas dostawy odnosi się do czasu potrzebnego do wyprodukowania i dostarczenia jedno-/podwójnych/wielowarstwowych płytek PCB.Kiedy trzeba wyprodukować dużą ilość płytek PCB, należy wziąć pod uwagę czas dostawy.Czas dostawy obwodów jedno/dwuwarstwowych/wielowarstwowych jest różny i zależy od wielkości obszaru obwodów drukowanych.Oczywiście, jeśli jesteś skłonny wydać więcej pieniędzy, czas dostawy może ulec skróceniu.
2-5.Jakiej gęstości i warstwy sygnału wymaga płytka drukowana?
Liczba warstw na płytce drukowanej zależy od gęstości pinów i warstw sygnałowych.Na przykład gęstość pinów 1,0 wymaga 2 warstw sygnału, a wraz ze spadkiem gęstości pinów liczba wymaganych warstw będzie rosła.Jeśli gęstość pinów wynosi 0,2 lub mniej, wymagane jest co najmniej 10 warstw PCB.
3. Zalety różnych warstw PCB - jednowarstwowa/dwuwarstwowa/wielowarstwowa.
3-1.Jednowarstwowa płytka drukowana
Konstrukcja jednowarstwowej płytki PCB jest prosta i składa się z pojedynczej warstwy sprasowanych i zespawanych warstw materiału przewodzącego prąd elektryczny.Pierwsza warstwa jest pokryta płytą pokrytą miedzią, a następnie nakładana jest warstwa lutoodporna.Schemat jednowarstwowej płytki drukowanej zwykle przedstawia trzy kolorowe paski reprezentujące warstwę i jej dwie warstwy pokrywające - szary dla samej warstwy dielektrycznej, brązowy dla miedziowanej płytki i zielony dla warstwy odpornej na lutowanie.
Zalety:
● Niski koszt produkcji, szczególnie w przypadku produkcji elektroniki użytkowej, która charakteryzuje się wyższą efektywnością kosztową.
● Montaż komponentów, wiercenie, lutowanie i instalacja są stosunkowo proste, a proces produkcji jest mniej narażony na problemy.
● Ekonomiczny i odpowiedni do masowej produkcji.
●Idealny wybór do projektów o małej gęstości.
Aplikacje:
● Podstawowe kalkulatory używają jednowarstwowych płytek drukowanych.
● Radia, takie jak niedrogie radiobudziki w sklepach wielobranżowych, zazwyczaj wykorzystują jednowarstwowe PCB.
● Ekspresy do kawy często wykorzystują jednowarstwowe PCB.
● Niektóre urządzenia gospodarstwa domowego wykorzystują jednowarstwowe PCB.
3-2.Dwuwarstwowa płytka drukowana
Dwuwarstwowa płytka drukowana ma dwie warstwy miedzi z warstwą izolacyjną pomiędzy nimi.Podzespoły umieszczone są po obu stronach płytki, dlatego nazywana jest również dwustronną płytką drukowaną.Są wytwarzane przez połączenie dwóch warstw miedzi z materiałem dielektrycznym pomiędzy nimi, a każda strona miedzi może przesyłać różne sygnały elektryczne.Nadają się do zastosowań wymagających dużej szybkości i kompaktowego opakowania.
Sygnały elektryczne są kierowane między dwiema warstwami miedzi, a materiał dielektryczny między nimi pomaga zapobiegać wzajemnym zakłóceniom tych sygnałów.Dwuwarstwowa płytka PCB jest najpowszechniejszą i najbardziej ekonomiczną płytką drukowaną w produkcji.
Dwuwarstwowe płytki drukowane są podobne do jednowarstwowych płytek drukowanych, ale mają odwróconą lustrzaną dolną połowę.W przypadku stosowania dwuwarstwowych płytek PCB warstwa dielektryczna jest grubsza niż w przypadku płytek jednowarstwowych.Dodatkowo, zarówno górna, jak i dolna strona materiału dielektrycznego jest pokryta miedzią.Ponadto górna i dolna część laminowanej płyty pokryta jest warstwą lutoodporną.
Schemat dwuwarstwowej płytki drukowanej zwykle wygląda jak trójwarstwowa kanapka, z grubą szarą warstwą pośrodku reprezentującą dielektryk, brązowymi paskami na górnej i dolnej warstwie reprezentującymi miedź oraz cienkimi zielonymi paskami na górze i na dole reprezentujący warstwę ochronną przed lutowaniem.
Zalety:
● Elastyczna konstrukcja sprawia, że nadaje się do różnych urządzeń.
● Niskobudżetowa konstrukcja, która ułatwia masową produkcję.
● Prosta konstrukcja.
● Mały rozmiar odpowiedni dla różnych urządzeń.
Aplikacje:
Dwuwarstwowe płytki PCB nadają się do szerokiej gamy prostych i złożonych urządzeń elektronicznych.Przykłady sprzętu produkowanego masowo z dwuwarstwowymi płytkami PCB obejmują:
● Jednostki HVAC, domowe systemy ogrzewania i chłodzenia różnych marek zawierają dwuwarstwowe obwody drukowane.
● Wzmacniacze, dwuwarstwowe PCB są wyposażone w jednostki wzmacniające używane przez wielu muzyków.
● Drukarki i różne komputerowe urządzenia peryferyjne opierają się na dwuwarstwowych płytkach drukowanych.
3-3.Czterowarstwowa płytka drukowana
4-warstwowa płytka PCB to płytka drukowana z czterema warstwami przewodzącymi: górną, dwiema warstwami wewnętrznymi i dolną.Obie warstwy wewnętrzne stanowią rdzeń, zwykle używany jako płaszczyzna zasilania lub uziemienia, podczas gdy zewnętrzne warstwy górna i dolna służą do umieszczania komponentów i trasowania sygnałów.
Warstwy zewnętrzne są zwykle pokryte warstwą ochronną przed lutowaniem z odsłoniętymi podkładkami, aby zapewnić punkty mocowania do łączenia urządzeń montowanych powierzchniowo i elementów z otworami przelotowymi.Otwory przelotowe są zwykle używane do zapewnienia połączeń między czterema warstwami, które są laminowane razem w celu utworzenia płyty.
Oto podział tych warstw:
- Warstwa 1: Dolna warstwa, zwykle wykonana z miedzi.Służy jako podstawa całej płytki drukowanej, zapewniając wsparcie dla innych warstw.
- Warstwa 2: Warstwa mocy.Nazywa się tak, ponieważ zapewnia czyste i stabilne zasilanie wszystkich komponentów na płytce drukowanej.
- Warstwa 3: Warstwa płaszczyzny uziemienia, służąca jako źródło uziemienia dla wszystkich komponentów na płytce drukowanej.
- Warstwa 4: Górna warstwa używana do kierowania sygnałów i zapewniania punktów połączeń dla komponentów.
W 4-warstwowej konstrukcji płytki drukowanej 4 miedziane ścieżki są oddzielone 3 warstwami wewnętrznego dielektryka i uszczelnione na górze i na dole warstwami odpornymi na lutowanie.Zazwyczaj zasady projektowania 4-warstwowych płytek drukowanych są przedstawiane przy użyciu 9 ścieżek i 3 kolorów – brązowego dla miedzi, szarego dla rdzenia i prepregu oraz zielonego dla lutu.
Zalety:
● Trwałość - Czterowarstwowe płytki PCB są bardziej wytrzymałe niż płytki jednowarstwowe i dwuwarstwowe.
● Kompaktowy rozmiar – Niewielka konstrukcja czterowarstwowych płytek drukowanych pasuje do szerokiej gamy urządzeń.
● Elastyczność - Czterowarstwowe płytki PCB mogą pracować w wielu typach urządzeń elektronicznych, w tym prostych i złożonych.
● Bezpieczeństwo - Dzięki odpowiedniemu wyrównaniu warstw zasilania i uziemienia, czterowarstwowe płytki PCB mogą chronić przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.
● Lekkie — urządzenia wyposażone w czterowarstwowe płytki PCB wymagają mniej okablowania wewnętrznego, dzięki czemu są zazwyczaj lżejsze.
Aplikacje:
● Systemy satelitarne - Wielowarstwowe PCB są wyposażone w orbitujące satelity.
● Urządzenia przenośne — smartfony i tablety są zwykle wyposażone w czterowarstwowe płytki PCB.
● Sprzęt do eksploracji kosmosu – Wielowarstwowe płytki obwodów drukowanych zapewniają zasilanie sprzętu do eksploracji kosmosu.
3-4.6 warstw płytki drukowanej
6-warstwowa płytka PCB to zasadniczo 4-warstwowa płytka z dwiema dodatkowymi warstwami sygnałowymi dodanymi między płaszczyznami.Standardowy 6-warstwowy układ PCB obejmuje 4 warstwy trasowania (dwie zewnętrzne i dwie wewnętrzne) oraz 2 płaszczyzny wewnętrzne (jedną dla uziemienia i jedną dla zasilania).
Zapewnienie 2 warstw wewnętrznych dla sygnałów o dużej szybkości i 2 warstw zewnętrznych dla sygnałów o małej szybkości znacząco wzmacnia EMI (zakłócenia elektromagnetyczne).EMI to energia sygnałów w urządzeniach elektronicznych, które są zakłócane przez promieniowanie lub indukcję.
Istnieją różne układy układania w stos 6-warstwowej płytki drukowanej, ale liczba zastosowanych warstw zasilania, sygnału i uziemienia zależy od wymagań aplikacji.
Standardowy 6-warstwowy układ PCB obejmuje górną warstwę - prepreg - wewnętrzną warstwę uziemiającą - rdzeń - wewnętrzną warstwę trasującą - prepreg - wewnętrzną warstwę trasującą - rdzeń - wewnętrzną warstwę zasilającą - prepreg - dolną warstwę.
Chociaż jest to standardowa konfiguracja, może nie być odpowiednia dla wszystkich projektów PCB i może być konieczna zmiana położenia warstw lub zastosowanie bardziej szczegółowych warstw.Jednak podczas ich umieszczania należy wziąć pod uwagę wydajność okablowania i minimalizację przesłuchów.
Zalety:
● Wytrzymałość – sześciowarstwowe płytki PCB są grubsze niż ich cieńsze poprzedniki, a przez to bardziej wytrzymałe.
● Kompaktowość - Deski z sześcioma warstwami tej grubości mają większe możliwości techniczne i mogą zużywać mniej szerokości.
● Duża pojemność — sześciowarstwowe lub więcej płytek drukowanych zapewnia optymalną moc dla urządzeń elektronicznych i znacznie zmniejsza możliwość przesłuchów i zakłóceń elektromagnetycznych.
Aplikacje:
● Komputery — 6-warstwowe płytki PCB przyczyniły się do szybkiego rozwoju komputerów osobistych, czyniąc je bardziej kompaktowymi, lżejszymi i szybszymi.
● Przechowywanie danych – Duża pojemność sześciowarstwowych płytek drukowanych sprawiła, że w ciągu ostatniej dekady pojawiło się coraz więcej urządzeń do przechowywania danych.
● Systemy sygnalizacji pożaru - Wykorzystując 6 lub więcej płytek drukowanych, systemy alarmowe stają się dokładniejsze w momencie wykrycia realnego zagrożenia.
Gdy liczba warstw na płytce drukowanej wzrasta poza czwartą i szóstą warstwę, do stosu dodaje się więcej przewodzących warstw miedzi i warstw materiału dielektrycznego.
Na przykład ośmiowarstwowa płytka drukowana zawiera cztery płaszczyzny i cztery warstwy miedzi sygnałowej – w sumie osiem – połączonych siedmioma rzędami materiału dielektrycznego.Ośmiowarstwowy stos jest uszczelniony dielektrycznymi warstwami maski lutowniczej na górze i na dole.Zasadniczo ośmiowarstwowy układ PCB jest podobny do sześciowarstwowego, ale z dodatkową parą miedzi i kolumny prepreg.
Shenzhen ANKE PCB Co.,LTD
2023-6-17
Czas postu: 26 czerwca 2023 r
