Οι ηλεκτρολόγοι μηχανικοί αντιμετωπίζουν συχνά το δίλημμα του προσδιορισμού του βέλτιστου αριθμού στρωμάτων για έναΣχεδιασμός PCB. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε περισσότερα στρώματα ή λιγότερα στρώματα; Πώς λαμβάνετε την απόφαση σχετικά με τον αριθμό των στρωμάτων για ένα PCB;
1. Τι σημαίνει το στρώμα PCB;
Τα στρώματα ενός PCB αναφέρονται στα στρώματα χαλκού που είναι πλαστικοποιημένα με τουπόστρωμα. Εκτός απόPCB ενός στρώματοςπου έχουν μόνο ένα στρώμα χαλκού, όλα τα PCB με δύο ή περισσότερα στρώματα έχουν ένα ομοιόμορφο αριθμό στρωμάτων. Τα εξαρτήματα συγκολλούνται στο εξωτερικό στρώμα, ενώ τα άλλα στρώματα χρησιμεύουν ως συνδέσεις καλωδίωσης. Ωστόσο, ορισμένα PCB υψηλής ποιότητας θα ενσωματώσουν επίσης εξαρτήματα μέσα στα εσωτερικά στρώματα.
Τα PCB χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διαφόρων ηλεκτρονικών συσκευών και μηχανημάτων σε διαφορετικές βιομηχανίες, όπωςηλεκτρονικά καταναλωτικά, αυτοκινητοβιομηχανία,τηλεπικοινωνίες, αεροδιαστημική, στρατιωτική και ιατρική
βιομηχανίες. Ο αριθμός των στρωμάτων και το μέγεθος μιας συγκεκριμένης πλακέτας καθορίζουν την ισχύ καιικανότητατου PCB. Καθώς ο αριθμός των στρωμάτων αυξάνεται, το ίδιο συμβαίνει και με τη λειτουργικότητα.
2. Πώς να προσδιορίσετε τον αριθμό των επιπέδων PCB;
Όταν αποφασίζετε για τον κατάλληλο αριθμό στρωμάτων για PCB, είναι σημαντικό να εξετάσετε τα οφέλη από τη χρήσηπολλαπλά στρώματαέναντι μονών ή διπλών στρωμάτων. Ταυτόχρονα, είναι επίσης απαραίτητο να εξεταστούν τα πλεονεκτήματα της χρήσης ενός σχεδιασμού ενός στρώματος έναντι εκείνων των σχεδίων πολλαπλών στρώσεων. Αυτοί οι παράγοντες μπορούν να αξιολογηθούν από τις ακόλουθες πέντε προοπτικές:
2-1. Πού θα χρησιμοποιηθεί το PCB;
Κατά τον προσδιορισμό των προδιαγραφών για μια πλακέτα PCB, είναι ζωτικής σημασίας να εξεταστεί το προβλεπόμενο μηχάνημα ή εξοπλισμός στον οποίο θα χρησιμοποιηθεί το PCB, καθώς και τις συγκεκριμένες απαιτήσεις του πίνακα κυκλωμάτων για αυτόν τον εξοπλισμό. Αυτό περιλαμβάνει τον προσδιορισμό του εάν ο πίνακας PCB θα χρησιμοποιηθεί σε εξελιγμένα και
σύνθετα ηλεκτρονικά προϊόντα ή σε απλούστερα προϊόντα με βασική λειτουργικότητα.
2-2. Ποια συχνότητα εργασίας απαιτείται για το PCB;
Το ζήτημα της συχνότητας εργασίας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό ενός PCB, καθώς αυτή η παράμετρος καθορίζει τη λειτουργικότητα και την ικανότητα του PCB. Για υψηλότερες ταχύτητες και λειτουργικές δυνατότητες, τα PCB πολλαπλών επιπέδων είναι απαραίτητα.
2-3. Τι είναι ο προϋπολογισμός του έργου;
Άλλοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι το κόστος κατασκευής του ενιαίου
και PCB με διπλά στρώματα έναντι PCB πολλαπλών επιπέδων. Εάν θέλετε ένα PCB με όσο το δυνατόν υψηλότερη χωρητικότητα, το κόστος θα είναι αναπόφευκτα σχετικά υψηλό.
Μερικοί άνθρωποι ρωτούν για τη σχέση μεταξύ του αριθμού των στρωμάτων σε ένα PCB και την τιμή του. Γενικά, όσο περισσότερα στρώματα έχει ένα PCB, τόσο υψηλότερη είναι η τιμή του. Αυτό συμβαίνει επειδή το σχεδιασμό καιβιομηχανοποίησηΈνα PCB πολλαπλών στρώσεων διαρκεί περισσότερο και ως εκ τούτου κοστίζει περισσότερο. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει το μέσο κόστος των πολλαπλών επιπέδων PCB για τρεις διαφορετικούς κατασκευαστές υπό τις ακόλουθες συνθήκες:
Ποσότητα παραγγελίας PCB: 100;
Μέγεθος PCB: 400mm x 200mm;
Αριθμός στρωμάτων: 2, 4, 6, 8, 10.
Το διάγραμμα εμφανίζει τη μέση τιμή των PCB από τρεις διαφορετικές εταιρείες, χωρίς να περιλαμβάνει έξοδα αποστολής. Το κόστος ενός PCB μπορεί να αξιολογηθεί χρησιμοποιώντας ιστοσελίδες προσφορών PCB, οι οποίοι σας επιτρέπουν να επιλέξετε διαφορετικές παραμέτρους όπως ο τύπος του αγωγού, το μέγεθος, η ποσότητα και ο αριθμός των στρωμάτων. Αυτός ο πίνακας παρέχει μόνο μια γενική ιδέα των μέσων τιμών PCB από τρεις κατασκευαστές και οι τιμές ενδέχεται να διαφέρουν ανάλογα με τον αριθμό των στρωμάτων. Τα έξοδα αποστολής δεν περιλαμβάνονται. Οι αποτελεσματικοί υπολογιστές είναι διαθέσιμοι στο διαδίκτυο, παρέχονται από τους ίδιους τους κατασκευαστές για να βοηθήσουν τους πελάτες να αξιολογήσουν το κόστος των τυπωμένων κυκλωμάτων τους με βάση διαφορετικές παραμέτρους όπως ο τύπος του αγωγού, το μέγεθος, η ποσότητα, ο αριθμός των στρωμάτων, τα μόνωση, το πάχος κ.λπ.
2-4. Ποιος είναι ο απαιτούμενος χρόνος παράδοσης για το PCB;
Ο χρόνος παράδοσης αναφέρεται στο χρόνο που χρειάζεται για την κατασκευή και την παράδοση μονών/διπλών/πολυστρωματικών PCB. Όταν πρέπει να παράγετε μια μεγάλη ποσότητα PCB,χρόνος παράδοσηςπρέπει να ληφθεί υπόψη. Ο χρόνος παράδοσης για μονές/διπλές/πολυστρωματικές PCBs ποικίλλει και εξαρτάται από το μέγεθος της περιοχής PCB. Φυσικά, εάν είστε πρόθυμοι να ξοδέψετε περισσότερα χρήματα, ο χρόνος παράδοσης μπορεί να μειωθεί.
2-5. Ποια πυκνότητα και στρώμα σήματος απαιτεί το PCB;
Ο αριθμός των στρωμάτων σε ένα PCB εξαρτάται από την πυκνότητα του πείρου και τα στρώματα σήματος. Για παράδειγμα, μια πυκνότητα πείρου 1,0 απαιτεί 2 στρώματα σήματος και καθώς η πυκνότητα του πείρου μειώνεται, ο αριθμός των απαιτούμενων στρωμάτων θα αυξηθεί. Εάν η πυκνότητα PIN είναι 0,2 ή μικρότερη, απαιτούνται τουλάχιστον 10 στρώματα PCB.
3. Προετοιμασίες διαφορετικών στρωμάτων PCB-μονής στρώσης/διπλής στρώσης/πολλαπλών στρώσεων.
3-1. PCB ενός στρώματος
Η κατασκευή ενός PCB ενός στρώματος είναι απλή, αποτελούμενη από ένα μόνο στρώμα πιεσμένων και συγκολλημένων στρώσεων ηλεκτρικά αγώγιμου υλικού. Το πρώτο στρώμα καλύπτεται με πλάκα χαλκού και στη συνέχεια εφαρμόζεται ένα στρώμα ανθεκτικότητας στη συγκόλληση. Το διάγραμμα ενός PCB ενός στρώματος δείχνει συνήθως τρεις έγχρωμες λωρίδες για να αντιπροσωπεύει το στρώμα και τα δύο στρώματα κάλυψης-γκρι για το ίδιο το διηλεκτρικό στρώμα, καφέ για την πλάκα χαλκού και πράσινο για το στρώμα αντοχής συγκόλλησης.
Φόντα:
● Χαμηλό κόστος κατασκευής, ειδικά για την παραγωγή ηλεκτρονικών καταναλωτών, η οποία έχει υψηλότερη απόδοση κόστους.
● Η συναρμολόγηση των εξαρτημάτων, η διάτρηση, η συγκόλληση και η εγκατάσταση είναι σχετικά απλή και τοπαραγωγική διαδικασίαείναι λιγότερο πιθανό να αντιμετωπίσει προβλήματα.
● Οικονομική και κατάλληλη για μαζική παραγωγή.
● Ιδανική επιλογή για σχέδια χαμηλής πυκνότητας.
Εφαρμογές:
● Οι βασικοί αριθμομηχανές χρησιμοποιούν PCB με ένα στρώμα.
● Τα ραδιόφωνα, όπως τα ραδιοφωνικά ρολόγια χαμηλής τιμής σε γενικά καταστήματα εμπορευμάτων, συνήθως χρησιμοποιούν PCB με ένα στρώμα.
● Οι μηχανές καφέ συχνά χρησιμοποιούν PCBs με ένα στρώμα.
● Ορισμένες οικιακές συσκευές χρησιμοποιούν PCBs με ένα στρώμα.
3-2. PCB διπλής στρώσης
Το διπλό στρώμα PCB έχει δύο στρώματα χαλκού επιμετάλλωσης με ένα μονωτικό στρώμα στο μεταξύ.Συστατικάτοποθετούνται και στις δύο πλευρές του διοικητικού συμβουλίου, γι 'αυτό ονομάζεται επίσης PCB διπλής όψης. Κατασκευάζονται συνδέοντας δύο στρώματα χαλκού μαζί με ένα διηλεκτρικό υλικό ενδιάμεσα και κάθε πλευρά του χαλκού μπορεί να μεταδίδει διαφορετικά ηλεκτρικά σήματα. Είναι κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ταχύτητα και συμπαγή συσκευασία.
Τα ηλεκτρικά σήματα δρομολογούνται μεταξύ των δύο στρωμάτων του χαλκού και το διηλεκτρικό υλικό μεταξύ τους βοηθά στην πρόληψη αυτών των σημάτων να παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Το PCB διπλής στρώσης είναι ο πιο συνηθισμένος και οικονομικός πίνακας κυκλωμάτων για την κατασκευή.
Τα PCB με διπλό στρώμα είναι παρόμοια με τα PCBs ενός στρώματος, αλλά έχουν ένα ανεστραμμένο κατώτατο μισό. Όταν χρησιμοποιείτε PCB διπλής στρώσης, το διηλεκτρικό στρώμα είναι παχύτερο από αυτό των μονο-στρώσεων PCB. Επιπλέον, υπάρχει επιμετάλλωση χαλκού τόσο στις κορυφαίες όσο και στις κάτω πλευρές του διηλεκτρικού υλικού. Επιπλέον, το πάνω και το κάτω μέρος του πλαστικοποιημένου πίνακα καλύπτονται με στρώμα αντοχής συγκόλλησης.
Το διάγραμμα ενός PCB διπλής στρώσης συνήθως μοιάζει με ένα σάντουιτς τριών στρωμάτων, με ένα παχύ γκρίζο στρώμα στη μέση που αντιπροσωπεύει τις διηλεκτρικές, καφέ λωρίδες στα άνω και κάτω στρώματα που αντιπροσωπεύουν τον χαλκό και λεπτές πράσινες λωρίδες στο πάνω και στο κάτω μέρος που αντιπροσωπεύει το στρώμα αντοχής συγκόλλησης.
Φόντα:
● Ο ευέλικτος σχεδιασμός το καθιστά κατάλληλο για διάφορες συσκευές.
● Δομή χαμηλού κόστους που καθιστά βολική για τη μαζική παραγωγή.
● Απλός σχεδιασμός.
● Μικρό μέγεθος κατάλληλο για διάφορους εξοπλισμούς.
Εφαρμογές:
Τα PCB διπλής στρώσης είναι κατάλληλα για ένα ευρύ φάσμα απλών και σύνθετων ηλεκτρονικών συσκευών. Παραδείγματα εξοπλισμού μαζικής παραγωγής που διαθέτουν PCB διπλής στρώσης περιλαμβάνουν:
● Οι μονάδες HVAC, τα οικιακά συστήματα θέρμανσης και ψύξης από διάφορες μάρκες περιλαμβάνουν όλα τα πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων διπλής στρώσης.
● Οι ενισχυτές, τα PCB διπλής στρώσης είναι εξοπλισμένα με μονάδες ενισχυτή που χρησιμοποιούνται από πολλούς μουσικούς.
● Οι εκτυπωτές, διάφορα περιφερειακά υπολογιστών βασίζονται σε PCB με διπλό στρώμα.
3-3. PCB τεσσάρων επιπέδων
Ένα PCB 4 επιπέδων είναι ένα τυπωμένο πλακέτα κυκλώματος με τέσσερα αγώγιμα στρώματα: κορυφή, δύο εσωτερικά στρώματα και κάτω. Και τα δύο εσωτερικά στρώματα είναι ο πυρήνας, συνήθως χρησιμοποιούνται ως επίπεδο ισχύος ή γείωσης, ενώ τα εξωτερικά στρώματα πάνω και κάτω χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση εξαρτημάτων και σήματα δρομολόγησης.
Τα εξωτερικά στρώματα καλύπτονται συνήθως με στρώμα αντοχής συγκόλλησης με εκτεθειμένα μαξιλαράκια για να παρέχουν σημεία τοποθέτησης για τη σύνδεση επιφανειακών συσκευών και εξαρτημάτων μεταξύ των οπών. Οι διαδεδομένες είναι συνήθως χρησιμοποιούνται για την παροχή συνδέσεων μεταξύ των τεσσάρων στρωμάτων, οι οποίες είναι ελασματοποιημένες μαζί για να σχηματίσουν μια σανίδα.
Εδώ είναι η κατανομή αυτών των στρωμάτων:
- Στρώμα 1: κάτω στρώμα, συνήθως κατασκευασμένο από χαλκό. Χρησιμεύει ως το θεμέλιο ολόκληρης της πλακέτας κυκλώματος, παρέχοντας υποστήριξη στα άλλα στρώματα.
- Στρώμα 2: Επίπεδο ισχύος. Ονομάστηκε με αυτόν τον τρόπο επειδή παρέχει καθαρή και σταθερή ισχύ σε όλα τα εξαρτήματα της πλακέτας κυκλώματος.
- Layer 3: Επίπεδο γείωσης, που χρησιμεύει ως πηγή εδάφους για όλα τα εξαρτήματα της πλακέτας κυκλώματος.
- Layer 4: Το ανώτερο στρώμα που χρησιμοποιείται για τα σήματα δρομολόγησης και την παροχή σημείων σύνδεσης για εξαρτήματα.
Σε ένα σχεδιασμό PCB 4 επιπέδων, 4 ίχνη χαλκού διαχωρίζονται με 3 στρώματα εσωτερικού διηλεκτρικού και σφραγίζονται στην κορυφή και στο κάτω μέρος με στρώματα αντοχής συγκόλλησης. Συνήθως, οι κανόνες σχεδιασμού για PCB 4 στρώσεων εμφανίζονται χρησιμοποιώντας 9 ίχνη και 3 χρώματα - καφέ για χαλκό, γκρι για πυρήνα και prepreg και πράσινο για αντοχή στη συγκόλληση.
Φόντα:
● Ανθεκτικότητα-Τα PCB τεσσάρων επιπέδων είναι πιο ισχυρές από τις σανίδες μονής στρώσης και διπλής στρώσης.
● Σύμβουλος - Ο μικρός σχεδιασμός των τεσσάρων επιπέδων PCB μπορεί να χωρέσει σε ένα ευρύ φάσμα συσκευών.
● Ευελιξία - Τα PCB τεσσάρων στρώσεων μπορούν να λειτουργούν σε πολλαπλούς τύπους ηλεκτρονικών συσκευών, συμπεριλαμβανομένων απλών και σύνθετων.
● Ασφάλεια - Με την κατάλληλη ευθυγράμμιση των στρώσεων ισχύος και γείωσης, τα PCB τεσσάρων στρώσεων μπορούν να προστατεύουν από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
● Ελαφρύ - Οι συσκευές εξοπλισμένες με PCB τεσσάρων στρώσεων απαιτούν λιγότερη εσωτερική καλωδίωση, έτσι είναι συνήθως ελαφρύτερα σε βάρος.
Εφαρμογές:
● Δορυφορικά συστήματα - Τα PCB πολλαπλών στρώσεων είναι εξοπλισμένα σε δορυφόρους γύρω από την τροχιά.
● Συσκευές χειρός - τα smartphones και τα δισκία είναι συνήθως εξοπλισμένα με PCB τεσσάρων στρώσεων.
● Εξοπλισμός εξερεύνησης χώρου - Οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών επιπέδων παρέχουν ισχύ στον εξοπλισμό εξερεύνησης χώρου.
3-4. 6 στρώματα PCB
Ένα PCB 6 επιπέδων είναι ουσιαστικά μια πλακέτα 4 επιπέδων με δύο επιπλέον στρώματα σήματος που προστίθενται μεταξύ των επιπέδων. Ένα τυποποιημένο stackup PCB 6 επιπέδων περιλαμβάνει 4 στρώματα δρομολόγησης (δύο εξωτερικά και δύο εσωτερικά) και 2 εσωτερικά επίπεδα (ένα για το έδαφος και ένα για ισχύ).
Η παροχή 2 εσωτερικών στρωμάτων για σήματα υψηλής ταχύτητας και 2 εξωτερικά στρώματα για σήματα χαμηλής ταχύτητας ενισχύει σημαντικά το EMI (ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή). Το EMI είναι η ενέργεια των σημάτων μέσα σε ηλεκτρονικές συσκευές που διαταράσσονται από ακτινοβολία ή επαγωγή.
Υπάρχουν διάφορες ρυθμίσεις για το stackup ενός PCB 6 επιπέδων, αλλά ο αριθμός των χρησιμοποιούμενων στρώσεων ισχύος, σήματος και εδάφους εξαρτάται από τις απαιτήσεις εφαρμογής.
Ένα τυπικό 6 στρώμαPCB stackupΠεριλαμβάνει το ανώτερο στρώμα - Prepreg - Εσωτερικό στρώμα εδάφους - Κύριος - Εσωτερική στρώση δρομολόγησης - PrepREG - Εσωτερική στρώση δρομολόγησης - Κύριος - εσωτερική στρώση ισχύος - Prepreg - κάτω στρώμα.
Αν και αυτή είναι μια τυπική διαμόρφωση, μπορεί να μην είναι κατάλληλο για όλα τα σχέδια PCB και μπορεί να χρειαστεί να επανατοποθετηθείτε τα στρώματα ή να έχετε πιο συγκεκριμένα στρώματα. Ωστόσο, η απόδοση καλωδίωσης και η ελαχιστοποίηση της παρεμβολής πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την τοποθέτησή τους.
Φόντα:
● Αντοχή - Τα PCB έξι στρώσεων είναι παχύτερα από τους λεπτότερους προκατόχους τους και επομένως πιο ισχυρές.
● Compactness - Τα πίνακες με έξι στρώματα αυτού του πάχους έχουν μεγαλύτερες τεχνικές δυνατότητες και μπορούν να καταναλώνουν λιγότερο πλάτος.
● Υψηλή χωρητικότητα - Τα έξι στρώματα ή περισσότερα PCB παρέχουν τη βέλτιστη ισχύ για ηλεκτρονικές συσκευές και μειώνουν σημαντικά τη δυνατότητα παρεμβολής και ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής.
Εφαρμογές:
● Υπολογιστές - Τα PCB 6 στρώσεων βοήθησαν να οδηγήσουν την ταχεία ανάπτυξη προσωπικών υπολογιστών, καθιστώντας τους πιο συμπαγείς, ελαφρύτερους και ταχύτερους.
● Αποθήκευση δεδομένων - Η υψηλή χωρητικότητα των PCB έξι στρώσεων έχει κάνει τις συσκευές αποθήκευσης δεδομένων όλο και πιο άφθονα κατά την τελευταία δεκαετία.
● Συστήματα συναγερμού πυρκαγιάς - Χρήση 6 ή περισσότερων πίνακα κυκλωμάτων, τα συστήματα συναγερμού γίνονται πιο ακριβή τη στιγμή της ανίχνευσης του πραγματικού κινδύνου.
Καθώς ο αριθμός των στρωμάτων σε ένα τυπωμένο πλακέτα κυκλώματος αυξάνεται πέρα από το τέταρτο και το έκτο στρώμα, προστίθενται πιο αγώγιμα στρώματα χαλκού και στρώματα διηλεκτρικού υλικού.
Για παράδειγμα, ένα οκτώ στρώμα PCB περιέχει τέσσερα επίπεδα και τέσσερα στρώματα χαλκού σήματος - οκτώ συνολικά - συνδεδεμένα με επτά σειρές διηλεκτρικού υλικού. Το stackup των οκτώ στρώσεων είναι σφραγισμένο με στρώματα μάσκας διηλεκτρικής συγκόλλησης στην κορυφή και το κάτω μέρος. Ουσιαστικά, το οκτώ στρώμα PCB Stackup είναι παρόμοιο με το έξι στρώμα, αλλά με ένα πρόσθετο ζευγάρι στήλης χαλκού και prepreg.
Shenzhen Anke PCB Co., Ltd
2023-6-17
Χρόνος δημοσίευσης: Ιούνιος-26-2023
