Inženirji elektrotehnike se pogosto soočajo z dilemo pri določanju optimalnega števila plasti za zasnovo PCB.Ali je bolje uporabiti več plasti ali manj plasti?Kako se odločite za število plasti za PCB?
1.Kaj pomeni plast PCB?
Plasti tiskanega vezja se nanašajo na bakrene plasti, ki so laminirane s substratom.Razen enoslojnih PCB-jev, ki imajo samo eno bakreno plast, imajo vsi PCB-ji z dvema ali več plastmi sodo število plasti.Komponente so prispajkane na skrajno zunanjo plast, medtem ko druge plasti služijo kot ožičenje.Vendar bodo nekateri PCB-ji višjega cenovnega razreda prav tako vgradili komponente v notranje plasti.
PCB-ji se uporabljajo za proizvodnjo različnih elektronskih naprav in strojev v različnih panogah, kot so zabavna elektronika, avtomobilska, telekomunikacijska, vesoljska, vojaška in medicinska.
industrije.Število plasti in velikost določene plošče določata moč in zmogljivost tiskanega vezja.Z večanjem števila slojev se povečuje tudi funkcionalnost.
2.Kako določiti število plasti PCB?
Ko se odločate o ustreznem številu plasti za PCB, je pomembno upoštevati prednosti uporabe več plasti v primerjavi z eno ali dvojno plastjo.Hkrati je treba upoštevati tudi prednosti uporabe enoplastne zasnove v primerjavi z večplastnimi zasnovami.Te dejavnike je mogoče ovrednotiti z naslednjih petih vidikov:
2-1.Kje bo PCB uporabljen?
Pri določanju specifikacij za ploščo tiskanega vezja je ključnega pomena upoštevati predvideni stroj ali opremo, v kateri bo uporabljeno tiskano vezje, kot tudi posebne zahteve za ploščo tiskanega vezja za takšno opremo.To vključuje ugotavljanje, ali se bo PCB plošča uporabljala v sofisticiranih in
kompleksnih elektronskih izdelkov ali enostavnejših izdelkov z osnovno funkcionalnostjo.
2-2.Kakšna delovna frekvenca je potrebna za PCB?
Pri načrtovanju tiskanega vezja je treba upoštevati vprašanje delovne frekvence, saj ta parameter določa funkcionalnost in zmogljivost tiskanega vezja.Za večjo hitrost in operativne zmogljivosti so bistvenega pomena večslojni PCB-ji.
2-3. Kakšen je proračun projekta?
Drugi dejavniki, ki jih je treba upoštevati, so proizvodni stroški enojnega
in dvoslojni PCB-ji v primerjavi z večplastnimi PCB-ji.Če želite PCB s čim večjo zmogljivostjo, bodo stroški neizogibno razmeroma visoki.
Nekateri ljudje sprašujejo o razmerju med številom plasti v tiskanem vezju in njegovo ceno.Na splošno velja, da več plasti ima PCB, višja je njegova cena.To je zato, ker načrtovanje in izdelava večplastnega tiskanega vezja traja dlje in zato stane več.Spodnja tabela prikazuje povprečne stroške večplastnih tiskanih vezij za tri različne proizvajalce pod naslednjimi pogoji:
Količina naročila PCB: 100;
Velikost tiskanega vezja: 400 mm x 200 mm;
Število slojev: 2, 4, 6, 8, 10.
Tabela prikazuje povprečno ceno PCB-jev treh različnih podjetij, brez stroškov pošiljanja.Stroške tiskanih vezij je mogoče oceniti s spletnimi stranmi s ponudbami tiskanih vezij, ki vam omogočajo izbiro različnih parametrov, kot so vrsta prevodnika, velikost, količina in število plasti.Ta grafikon ponuja le splošno predstavo o povprečnih cenah PCB treh proizvajalcev, cene pa se lahko razlikujejo glede na število plasti.Stroški pošiljanja niso vključeni.Na spletu so na voljo učinkoviti kalkulatorji, ki jih zagotavljajo proizvajalci sami, da strankam pomagajo oceniti stroške njihovih tiskanih vezij na podlagi različnih parametrov, kot so vrsta prevodnika, velikost, količina, število plasti, izolacijski materiali, debelina itd.
2-4.Kakšen je zahtevani dobavni rok za PCB?
Čas dostave se nanaša na čas, ki je potreben za izdelavo in dostavo enojnih/dvoslojnih/večplastnih tiskanih vezij.Kadar morate proizvesti veliko količino PCB-jev, je treba upoštevati dobavni rok.Čas dostave za eno-/dvo-/večplastne PCB-je se razlikuje in je odvisen od velikosti površine PCB-ja.Seveda, če ste pripravljeni porabiti več denarja, se lahko dobavni rok skrajša.
2-5.Kakšno gostoto in signalni sloj potrebuje PCB?
Število plasti v tiskanem vezju je odvisno od gostote pinov in signalnih plasti.Na primer, gostota zatičev 1,0 zahteva 2 sloja signala, in ko se gostota zatičev zmanjša, se bo število zahtevanih plasti povečalo.Če je gostota zatičev 0,2 ali manj, je potrebnih vsaj 10 plasti PCB.
3. Prednosti različnih plasti PCB - enoslojne/dvoslojne/večplastne.
3-1.Enoslojni PCB
Konstrukcija enoslojnega tiskanega vezja je preprosta, sestavljena iz ene plasti stisnjenih in zvarjenih plasti električno prevodnega materiala.Prva plast je prekrita z bakreno prevlečeno ploščo, nato pa se nanese plast, odporna proti spajkanju.Diagram enoslojnega tiskanega vezja običajno prikazuje tri barvne trakove, ki predstavljajo plast in njeni dve pokrivni plasti - sivo za samo dielektrično plast, rjavo za bakreno ploščo in zeleno za plast, uporno proti spajkanju.
Prednosti:
● Nizki proizvodni stroški, zlasti za proizvodnjo zabavne elektronike, ki ima višjo stroškovno učinkovitost.
● Sestavljanje komponent, vrtanje, spajkanje in namestitev so razmeroma preprosti, zato je manj verjetno, da bo pri proizvodnem procesu prišlo do težav.
● Ekonomičen in primeren za masovno proizvodnjo.
●Idealna izbira za modele z nizko gostoto.
Aplikacije:
● Osnovni kalkulatorji uporabljajo enoslojne PCB-je.
● Radijski sprejemniki, kot so poceni radijske budilke v trgovinah z mešanim blagom, običajno uporabljajo enoslojne PCB-je.
● Kavni avtomati pogosto uporabljajo enoslojne PCB-je.
● Nekateri gospodinjski aparati uporabljajo enoslojne PCB-je.
3-2.Dvoslojni PCB
Dvoslojni PCB ima dve plasti bakrene prevleke z izolacijsko plastjo vmes.Komponente so nameščene na obeh straneh plošče, zato jo imenujemo tudi dvostransko tiskano vezje.Izdelani so s povezovanjem dveh plasti bakra skupaj z dielektričnim materialom vmes, vsaka stran bakra pa lahko prenaša različne električne signale.Primerni so za aplikacije, ki zahtevajo visoko hitrost in kompaktno pakiranje.
Električni signali so speljani med obema plastema bakra, dielektrični material med njima pa pomaga preprečiti, da bi ti signali med seboj motili.Dvoslojno tiskano vezje je najpogostejše in najcenejše vezje za proizvodnjo.
Dvoslojni PCB-ji so podobni enoslojnim PCB-jem, vendar imajo obrnjeno zrcalno spodnjo polovico.Pri uporabi dvoslojnih PCB-jev je dielektrična plast debelejša kot pri enoslojnih PCB-jih.Poleg tega je na zgornji in spodnji strani dielektričnega materiala bakrena prevleka.Poleg tega sta zgornji in spodnji del laminirane plošče prekrita s plastjo, odporno na spajkanje.
Diagram dvoslojnega tiskanega vezja običajno izgleda kot troslojni sendvič, z debelo sivo plastjo na sredini, ki predstavlja dielektrik, rjavimi črtami na zgornji in spodnji plasti, ki predstavljajo baker, in tankimi zelenimi črtami na vrhu in dnu. ki predstavlja uporno plast za spajkanje.
Prednosti:
● Zaradi prilagodljive zasnove je primeren za različne naprave.
● Poceni struktura, zaradi katere je primerna za množično proizvodnjo.
● Preprost dizajn.
● Majhna velikost, primerna za različno opremo.
Aplikacije:
Dvoslojna tiskana vezja so primerna za široko paleto preprostih in kompleksnih elektronskih naprav.Primeri serijsko proizvedene opreme z dvoslojnimi PCB-ji vključujejo:
● HVAC enote, stanovanjski ogrevalni in hladilni sistemi različnih znamk vključujejo dvoslojna tiskana vezja.
● Ojačevalniki, dvoslojni PCB-ji so opremljeni z ojačevalnimi enotami, ki jih uporabljajo številni glasbeniki.
● Tiskalniki, različne računalniške periferne enote so odvisne od dvoslojnih tiskanih vezij.
3-3.Štiriplastno PCB
4-slojno PCB je tiskano vezje s štirimi prevodnimi plastmi: zgornja, dve notranji plasti in spodnja.Oba notranja sloja sta jedro, ki se običajno uporabljata kot napajalna ali ozemljitvena plošča, medtem ko se zunanji zgornji in spodnji sloj uporabljata za postavitev komponent in usmerjanje signalov.
Zunanje plasti so običajno prekrite s plastjo, odporno na spajkanje, z izpostavljenimi blazinicami, ki zagotavljajo namestitvene točke za povezovanje površinsko nameščenih naprav in komponent skozi luknje.Skoznje luknje se običajno uporabljajo za zagotavljanje povezav med štirimi plastmi, ki so laminirane skupaj, da tvorijo ploščo.
Tukaj je razčlenitev teh plasti:
- Plast 1: Spodnja plast, običajno iz bakra.Služi kot temelj celotnega vezja in zagotavlja podporo za druge plasti.
- 2. plast: plast moči.Tako se imenuje, ker zagotavlja čisto in stabilno napajanje vseh komponent na tiskanem vezju.
- Plast 3: Plast ozemljitvene ravnine, ki služi kot vir ozemljitve za vse komponente na vezju.
- Plast 4: zgornja plast, ki se uporablja za usmerjanje signalov in zagotavljanje povezovalnih točk za komponente.
V 4-slojni zasnovi tiskanega vezja so 4 bakrene sledi ločene s 3 plastmi notranjega dielektrika in so na vrhu in na dnu zatesnjene s plastmi, odpornimi na spajkanje.Običajno so pravila oblikovanja za 4-slojne PCB-je prikazana z uporabo 9 sledi in 3 barv – rjava za baker, siva za jedro in prepreg ter zelena za rezist za spajkanje.
Prednosti:
● Vzdržljivost - Štiriplastni PCB-ji so robustnejši od enoslojnih in dvoslojnih plošč.
● Kompaktna velikost - Majhna zasnova štirislojnih tiskanih vezij se lahko prilega številnim napravam.
●Fleksibilnost - Štiriplastna tiskana vezja lahko delujejo v več vrstah elektronskih naprav, vključno s preprostimi in kompleksnimi.
● Varnost - S pravilno poravnavo napajalne in ozemljitvene plasti lahko štirislojna tiskana vezja ščitijo pred elektromagnetnimi motnjami.
● Lahka - Naprave, opremljene s štirislojnimi PCB-ji, potrebujejo manj notranjega ožičenja, zato so običajno manjše.
Aplikacije:
● Satelitski sistemi - večslojni PCB-ji so opremljeni v satelitih v orbiti.
● Ročne naprave – Pametni telefoni in tablični računalniki so običajno opremljeni s štirislojnimi PCB-ji.
● Oprema za raziskovanje vesolja - Večslojna tiskana vezja zagotavljajo napajanje opremi za raziskovanje vesolja.
3-4.6 plasti PCB
6-slojno PCB je v bistvu 4-slojna plošča z dvema dodatnima signalnima slojema, dodanima med ravninama.Standardni 6-slojni sklop PCB vključuje 4 usmerjevalne plasti (dve zunanji in dve notranji) in 2 notranji ravnini (eno za ozemljitev in eno za napajanje).
Zagotavljanje 2 notranjih plasti za signale visoke hitrosti in 2 zunanjih plasti za signale nizke hitrosti znatno poveča EMI (elektromagnetne motnje).EMI je energija signalov v elektronskih napravah, ki jih moti sevanje ali indukcija.
Obstajajo različne ureditve za zlaganje 6-slojnega tiskanega vezja, vendar je število uporabljenih napajalnih, signalnih in ozemljitvenih slojev odvisno od zahtev aplikacije.
Standardni 6-slojni sklop PCB vključuje zgornjo plast - prepreg - notranji ozemljitveni sloj - jedro - notranji usmerjevalni sloj - prepreg - notranji usmerjevalni sloj - jedro - notranji napajalni sloj - prepreg - spodnji sloj.
Čeprav je to standardna konfiguracija, morda ni primerna za vse modele tiskanih vezij in bo morda treba spremeniti položaj plasti ali imeti bolj specifične plasti.Vendar pa je pri njihovi postavitvi treba upoštevati učinkovitost ožičenja in zmanjšanje preslušavanja.
Prednosti:
● Trdnost - šestslojni PCB-ji so debelejši od svojih tanjših predhodnikov in zato robustnejši.
● Kompaktnost - plošče s šestimi sloji te debeline imajo večje tehnične zmogljivosti in lahko porabijo manj širine.
● Visoka zmogljivost - šestslojni ali več tiskanih vezij zagotavlja optimalno moč za elektronske naprave in močno zmanjša možnost preslušavanja in elektromagnetnih motenj.
Aplikacije:
● Računalniki – 6-slojna tiskana vezja so pripomogla k hitremu razvoju osebnih računalnikov, zaradi česar so postali kompaktnejši, lažji in hitrejši.
● Shranjevanje podatkov - Zaradi visoke zmogljivosti šestslojnih PCB-jev je v zadnjem desetletju naprav za shranjevanje podatkov vedno več.
● Požarni alarmni sistemi - Z uporabo 6 ali več vezij postanejo alarmni sistemi natančnejši v trenutku zaznave resnične nevarnosti.
Ko se število plasti v tiskanem vezju poveča čez četrto in šesto plast, se naboru dodajo bolj prevodne bakrene plasti in plasti dielektričnega materiala.
Na primer, osemslojni PCB vsebuje štiri ravnine in štiri signalne bakrene plasti - skupaj osem - povezanih s sedmimi vrstami dielektričnega materiala.Osemslojni sklop je zatesnjen s plastmi dielektrične spajkalne maske na vrhu in na dnu.V bistvu je osemslojni sklop PCB podoben šestslojnemu, vendar z dodanim parom bakra in preprega.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Čas objave: 26. junija 2023
