Inženjeri elektrotehnike često se suočavaju s dilemom određivanja optimalnog broja slojeva za PCB dizajn.Je li bolje koristiti više slojeva ili manje slojeva?Kako donosite odluku o broju slojeva za PCB?
1. Što znači PCB sloj?
Slojevi PCB-a odnose se na slojeve bakra koji su laminirani s podlogom.Osim jednoslojnih PCB-a koji imaju samo jedan bakreni sloj, svi PCB-ovi s dva ili više slojeva imaju paran broj slojeva.Komponente su zalemljene na krajnji vanjski sloj, dok ostali slojevi služe kao spojevi žica.Međutim, neki high-end PCB-ovi također će ugraditi komponente unutar unutarnjih slojeva.
PCB se koriste za proizvodnju raznih elektroničkih uređaja i strojeva u različitim industrijama, kao što su potrošačka elektronika, automobilska industrija, telekomunikacije, zrakoplovstvo, vojska i medicina
industrije.Broj slojeva i veličina određene ploče određuju snagu i kapacitet PCB-a.Kako se broj slojeva povećava, tako raste i funkcionalnost.
2. Kako odrediti broj PCB slojeva?
Prilikom odlučivanja o odgovarajućem broju slojeva za PCB, važno je razmotriti prednosti korištenja više slojeva u odnosu na jednostruke ili dvostruke slojeve.U isto vrijeme, također je potrebno razmotriti prednosti korištenja jednoslojnog dizajna u odnosu na višeslojne dizajne.Ti čimbenici mogu se procijeniti iz sljedećih pet perspektiva:
2-1.Gdje će se PCB koristiti?
Pri određivanju specifikacija za PCB ploču, ključno je uzeti u obzir predviđeni stroj ili opremu u kojoj će se PCB koristiti, kao i specifične zahtjeve tiskanih ploča za takvu opremu.To uključuje utvrđivanje hoće li se PCB ploča koristiti u sofisticiranim i
složenih elektroničkih proizvoda ili u jednostavnijim proizvodima s osnovnom funkcionalnošću.
2-2.Koja radna frekvencija je potrebna za PCB?
Pitanje radne frekvencije treba uzeti u obzir prilikom projektiranja PCB-a jer ovaj parametar određuje funkcionalnost i kapacitet PCB-a.Za veću brzinu i operativne mogućnosti bitni su višeslojni PCB-ovi.
2-3. Koliki je proračun projekta?
Drugi čimbenici koje treba uzeti u obzir su troškovi proizvodnje pojedinačnih
i dvoslojni PCB naspram višeslojnih PCB-a.Ako želite PCB sa što većim kapacitetom, trošak će neizbježno biti relativno visok.
Neki ljudi pitaju o odnosu između broja slojeva u PCB-u i njegove cijene.Općenito, što više slojeva ima PCB, to je njegova cijena viša.To je zato što projektiranje i proizvodnja višeslojne tiskane ploče traje dulje i stoga košta više.Grafikon ispod prikazuje prosječnu cijenu višeslojnih PCB-a za tri različita proizvođača pod sljedećim uvjetima:
Količina PCB narudžbe: 100;
PCB veličina: 400 mm x 200 mm;
Broj slojeva: 2, 4, 6, 8, 10.
Grafikon prikazuje prosječnu cijenu PCB-a od tri različite tvrtke, ne uključujući troškove dostave.Trošak PCB-a može se procijeniti pomoću web stranica s ponudama PCB-a, koje vam omogućuju odabir različitih parametara kao što su vrsta vodiča, veličina, količina i broj slojeva.Ova tablica daje samo opću sliku prosječnih cijena PCB-a od tri proizvođača, a cijene mogu varirati ovisno o broju slojeva.Troškovi dostave nisu uključeni.Učinkoviti kalkulatori dostupni su online, a daju ih sami proizvođači kako bi pomogli kupcima da procijene cijenu svojih tiskanih krugova na temelju različitih parametara kao što su vrsta vodiča, veličina, količina, broj slojeva, izolacijski materijali, debljina itd.
2-4.Koje je potrebno vrijeme isporuke za PCB?
Vrijeme isporuke odnosi se na vrijeme potrebno za proizvodnju i isporuku jednoslojnih/dvostrukih/višeslojnih PCB-a.Kada trebate proizvesti veliku količinu PCB-a, potrebno je uzeti u obzir vrijeme isporuke.Vrijeme isporuke za jednoslojne/dvostruke/višeslojne PCB-e varira i ovisi o veličini područja PCB-a.Naravno, ako ste spremni potrošiti više novca, vrijeme isporuke se može skratiti.
2-5.Koju gustoću i sloj signala zahtijeva PCB?
Broj slojeva u PCB-u ovisi o gustoći pinova i slojevima signala.Na primjer, gustoća pinova od 1,0 zahtijeva 2 sloja signala, a kako se gustoća pinova smanjuje, broj potrebnih slojeva će se povećavati.Ako je gustoća pinova 0,2 ili manja, potrebno je najmanje 10 slojeva PCB-a.
3. Prednosti različitih PCB slojeva - jednoslojni/dvoslojni/višeslojni.
3-1.Jednoslojni PCB
Konstrukcija jednoslojnog PCB-a je jednostavna, sastoji se od jednog sloja prešanih i zavarenih slojeva električno vodljivog materijala.Prvi sloj je prekriven pločom obloženom bakrom, a zatim je nanesen sloj otporan na lemljenje.Dijagram jednoslojnog PCB-a obično prikazuje tri obojene trake koje predstavljaju sloj i njegova dva pokrovna sloja - sivu za sam dielektrični sloj, smeđu za bakrenu ploču i zelenu za sloj otporan na lemljenje.
Prednosti:
● Niski troškovi proizvodnje, posebno za proizvodnju potrošačke elektronike, koja ima veću troškovnu učinkovitost.
● Sastavljanje komponenti, bušenje, lemljenje i instalacija su relativno jednostavni, a proizvodni proces manje je vjerojatno da će naići na probleme.
● Ekonomičan i pogodan za masovnu proizvodnju.
●Idealan izbor za dizajne niske gustoće.
Prijave:
● Osnovni kalkulatori koriste jednoslojne tiskane ploče.
● Radio uređaji, poput jeftinih radio budilica u trgovinama opće robe, obično koriste jednoslojne PCB ploče.
● Aparati za kavu često koriste jednoslojne PCB-ove.
● Neki kućanski uređaji koriste jednoslojne PCB-ove.
3-2.Dvoslojni PCB
Dvoslojni PCB ima dva sloja bakrene prevlake s izolacijskim slojem između.Komponente su postavljene s obje strane ploče, zbog čega se naziva i dvostrani PCB.Proizvode se spajanjem dvaju slojeva bakra s dielektričnim materijalom između, a svaka strana bakra može prenositi različite električne signale.Prikladni su za primjene koje zahtijevaju veliku brzinu i kompaktno pakiranje.
Električni signali usmjeravaju se između dva sloja bakra, a dielektrični materijal između njih pomaže spriječiti da ti signali međusobno interferiraju.Dvoslojni PCB je najčešća i najekonomičnija tiskana ploča za proizvodnju.
Dvoslojni PCB-ovi slični su jednoslojnim PCB-ovima, ali imaju donju polovicu s obrnutim zrcalom.Kod upotrebe dvoslojnih PCB-a, sloj dielektrika je deblji nego kod jednoslojnih PCB-a.Dodatno, postoji bakrena oplata i na gornjoj i na donjoj strani dielektričnog materijala.Nadalje, gornji i donji dio laminirane ploče prekriveni su slojem otpornim na lemljenje.
Dijagram dvoslojnog PCB-a obično izgleda kao troslojni sendvič, s debelim sivim slojem u sredini koji predstavlja dielektrik, smeđim prugama na gornjem i donjem sloju koji predstavljaju bakar, i tankim zelenim prugama na vrhu i dnu koji predstavlja otporni sloj za lemljenje.
Prednosti:
● Fleksibilni dizajn čini ga prikladnim za različite uređaje.
● Jeftina struktura što ga čini pogodnim za masovnu proizvodnju.
● Jednostavan dizajn.
● Mala veličina pogodna za različitu opremu.
Prijave:
Dvoslojni PCB-ovi prikladni su za širok raspon jednostavnih i složenih elektroničkih uređaja.Primjeri opreme masovne proizvodnje koja ima dvoslojne PCB-e uključuju:
● HVAC jedinice, stambeni sustavi grijanja i hlađenja raznih marki uključuju dvoslojne tiskane ploče.
● Pojačala, dvoslojni PCB-ovi opremljeni su jedinicama pojačala koje koriste mnogi glazbenici.
● Pisači, različiti periferni uređaji računala oslanjaju se na dvoslojne tiskane ploče.
3-3.Četveroslojni PCB
4-slojni PCB je tiskana pločica s četiri vodljiva sloja: gornji, dva unutarnja sloja i donji.Oba unutarnja sloja su jezgra, koja se obično koristi kao ravan napajanja ili uzemljenja, dok se vanjski gornji i donji sloj koriste za postavljanje komponenti i usmjeravanje signala.
Vanjski slojevi obično su prekriveni slojem otpornim na lemljenje s izloženim jastučićima kako bi se osigurale točke postavljanja za povezivanje površinski montiranih uređaja i komponenti s otvorom.Prolazni otvori se obično koriste za osiguravanje veza između četiri sloja, koji su laminirani zajedno da tvore ploču.
Evo raščlambe ovih slojeva:
- Sloj 1: Donji sloj, obično izrađen od bakra.Služi kao temelj cijele tiskane ploče, pružajući podršku ostalim slojevima.
- Sloj 2: Sloj snage.Ovako je nazvan jer osigurava čisto i stabilno napajanje svim komponentama na tiskanoj ploči.
- Sloj 3: sloj uzemljenja, koji služi kao izvor uzemljenja za sve komponente na tiskanoj ploči.
- Sloj 4: Gornji sloj koji se koristi za usmjeravanje signala i osiguravanje spojnih točaka za komponente.
U 4-slojnom PCB dizajnu, 4 bakrena traga odvojena su s 3 sloja unutarnjeg dielektrika i zapečaćena su na vrhu i dnu slojevima otpornim na lemljenje.Obično su pravila dizajna za 4-slojne PCB-e prikazana korištenjem 9 tragova i 3 boje - smeđa za bakar, siva za jezgru i prepreg i zelena za otpornost na lemljenje.
Prednosti:
● Izdržljivost - Četveroslojne PCB ploče su robusnije od jednoslojnih i dvoslojnih ploča.
● Kompaktna veličina - mali dizajn četveroslojnih tiskanih ploča može stati na širok raspon uređaja.
●Fleksibilnost - Četveroslojni PCB-ovi mogu raditi u više vrsta elektroničkih uređaja, uključujući jednostavne i složene.
● Sigurnost - pravilnim usklađivanjem slojeva napajanja i uzemljenja, četveroslojni PCB-ovi mogu zaštititi od elektromagnetskih smetnji.
● Lagani - uređaji opremljeni četveroslojnim tiskanim pločama zahtijevaju manje unutarnjeg ožičenja, tako da su obično lakši.
Prijave:
● Satelitski sustavi - Višeslojni PCB-ovi opremljeni su satelitima u orbiti.
● Ručni uređaji - pametni telefoni i tableti obično su opremljeni četveroslojnim tiskanim pločama.
● Oprema za istraživanje svemira - višeslojne tiskane ploče osiguravaju napajanje opremi za istraživanje svemira.
3-4.6 slojeva PCB
6-slojni PCB je u biti 4-slojna ploča s dva dodatna signalna sloja dodana između ravnina.Standardni 6-slojni skup PCB-a uključuje 4 sloja za usmjeravanje (dva vanjska i dva unutarnja) i 2 unutarnje ravnine (jednu za uzemljenje i jednu za napajanje).
Pružanje 2 unutarnja sloja za signale velike brzine i 2 vanjska sloja za signale male brzine značajno pojačava EMI (elektromagnetske smetnje).EMI je energija signala unutar elektroničkih uređaja poremećena zračenjem ili indukcijom.
Postoje različiti rasporedi za slaganje 6-slojne PCB ploče, ali broj slojeva napajanja, signala i uzemljenja koji se koriste ovisi o zahtjevima aplikacije.
Standardni 6-slojni PCB skup uključuje gornji sloj - prepreg - unutarnji sloj uzemljenja - jezgru - unutarnji sloj usmjeravanja - prepreg - unutarnji sloj usmjeravanja - jezgru - unutarnji sloj napajanja - prepreg - donji sloj.
Iako je ovo standardna konfiguracija, možda neće biti prikladna za sve PCB dizajne i možda će biti potrebno promijeniti položaj slojeva ili imati specifičnije slojeve.Međutim, prilikom postavljanja moraju se uzeti u obzir učinkovitost ožičenja i smanjenje preslušavanja.
Prednosti:
● Snaga - šestoslojni PCB-ovi su deblji od svojih tanjih prethodnika i stoga su robusniji.
● Kompaktnost - Ploče sa šest slojeva ove debljine imaju veće tehničke mogućnosti i mogu zauzeti manju širinu.
● Veliki kapacitet - šestoslojni ili više PCB-a osiguravaju optimalnu snagu za elektroničke uređaje i uvelike smanjuju mogućnost preslušavanja i elektromagnetskih smetnji.
Prijave:
● Računala - 6-slojni PCB-ovi pomogli su ubrzanom razvoju osobnih računala, čineći ih kompaktnijim, lakšim i bržim.
● Pohranjivanje podataka - Veliki kapacitet šestoslojnih PCB-a učinio je uređaje za pohranjivanje podataka sve obilnijim tijekom prošlog desetljeća.
● Vatrodojavni sustavi - Korištenjem 6 ili više tiskanih ploča alarmni sustavi postaju točniji u trenutku otkrivanja stvarne opasnosti.
Kako se broj slojeva u tiskanoj ploči povećava iznad četvrtog i šestog sloja, više vodljivih bakrenih slojeva i slojeva dielektričnog materijala se dodaje u skup.
Na primjer, osmoslojni PCB sadrži četiri ravnine i četiri signalna bakrena sloja - ukupno osam - povezanih sa sedam redova dielektričnog materijala.Skup od osam slojeva zapečaćen je dielektričnim slojevima maske za lemljenje na vrhu i dnu.U osnovi, osmoslojni PCB sklop sličan je šesteroslojnom, ali s dodanim parom bakra i prepreg stupca.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Vrijeme objave: 26. lipnja 2023
