Οι ηλεκτρολόγοι μηχανικοί αντιμετωπίζουν συχνά το δίλημμα του προσδιορισμού του βέλτιστου αριθμού στρωμάτων για ένα σχέδιο PCB.Είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε περισσότερα στρώματα ή λιγότερα στρώματα;Πώς παίρνετε την απόφαση για τον αριθμό των στρώσεων για ένα PCB;
1.Τι σημαίνει στρώμα PCB;
Τα στρώματα ενός PCB αναφέρονται στα στρώματα χαλκού που είναι ελασματοποιημένα με το υπόστρωμα.Εκτός από τα PCB μονής στρώσης που έχουν μόνο ένα στρώμα χαλκού, όλα τα PCB με δύο ή περισσότερα στρώματα έχουν ζυγό αριθμό στρώσεων.Τα εξαρτήματα συγκολλούνται στο εξωτερικό στρώμα, ενώ τα άλλα στρώματα χρησιμεύουν ως συνδέσεις καλωδίωσης.Ωστόσο, ορισμένα PCB προηγμένης τεχνολογίας θα ενσωματώσουν επίσης εξαρτήματα στα εσωτερικά στρώματα.
Τα PCB χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διαφόρων ηλεκτρονικών συσκευών και μηχανημάτων σε διαφορετικές βιομηχανίες, όπως ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, αυτοκίνητα, τηλεπικοινωνίες, αεροδιαστημική, στρατιωτική και ιατρική
βιομηχανίες.Ο αριθμός των στρώσεων και το μέγεθος μιας συγκεκριμένης πλακέτας καθορίζει την ισχύ και τη χωρητικότητα του PCB.Καθώς ο αριθμός των επιπέδων αυξάνεται, αυξάνεται και η λειτουργικότητα.
2. Πώς να προσδιορίσετε τον αριθμό των στρωμάτων PCB;
Όταν αποφασίζετε για τον κατάλληλο αριθμό στρώσεων για ένα PCB, είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη τα οφέλη από τη χρήση πολλαπλών στρωμάτων έναντι μονής ή διπλής στρώσης.Ταυτόχρονα, είναι επίσης απαραίτητο να εξεταστούν τα πλεονεκτήματα της χρήσης ενός σχεδιασμού ενός στρώματος σε σχέση με αυτά των πολυστρωματικών σχεδίων.Αυτοί οι παράγοντες μπορούν να αξιολογηθούν από τις ακόλουθες πέντε προοπτικές:
2-1.Πού θα χρησιμοποιηθεί το PCB;
Κατά τον καθορισμό των προδιαγραφών για μια πλακέτα PCB, είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη το προβλεπόμενο μηχάνημα ή τον εξοπλισμό στον οποίο θα χρησιμοποιηθεί το PCB, καθώς και τις ειδικές απαιτήσεις πλακέτας κυκλώματος για τέτοιο εξοπλισμό.Αυτό περιλαμβάνει τον προσδιορισμό του εάν η πλακέτα PCB θα χρησιμοποιηθεί σε εξελιγμένα και
σύνθετα ηλεκτρονικά προϊόντα ή σε πιο απλά προϊόντα με βασική λειτουργικότητα.
2-2.Ποια συχνότητα εργασίας χρειάζεται 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 τη χωρητικότητα του PCB.Για υψηλότερη ταχύτητα και λειτουργικές δυνατότητες, τα πολυστρωματικά PCB είναι απαραίτητα.
2-3. Ποιος είναι ο προϋπολογισμός του έργου;
Άλλοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι το κόστος κατασκευής του single
και PCB διπλής στρώσης έναντι PCB πολλαπλών στρώσεων.Εάν θέλετε ένα PCB με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη χωρητικότητα, το κόστος θα είναι αναπόφευκτα σχετικά υψηλό.
Μερικοί άνθρωποι ρωτούν για τη σχέση μεταξύ του αριθμού των στρωμάτων σε ένα PCB και της τιμής του.Γενικά, όσο περισσότερα στρώματα έχει ένα PCB, τόσο υψηλότερη είναι η τιμή του.Αυτό συμβαίνει επειδή ο σχεδιασμός και η κατασκευή ενός πολυστρωματικού PCB διαρκεί περισσότερο και επομένως κοστίζει περισσότερο.Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει το μέσο κόστος των πολυστρωματικών PCB για τρεις διαφορετικούς κατασκευαστές υπό τις ακόλουθες συνθήκες:
Ποσότητα παραγγελίας PCB: 100;
Μέγεθος PCB: 400mm x 200mm;
Αριθμός στρώσεων: 2, 4, 6, 8, 10.
Το γράφημα εμφανίζει τη μέση τιμή των PCB από τρεις διαφορετικές εταιρείες, χωρίς να συμπεριλαμβάνονται τα έξοδα αποστολής.Το κόστος ενός PCB μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας ιστότοπους προσφοράς PCB, οι οποίοι σας επιτρέπουν να επιλέξετε διαφορετικές παραμέτρους όπως τον τύπο αγωγού, το μέγεθος, την ποσότητα και τον αριθμό των στρωμάτων.Αυτό το διάγραμμα παρέχει μόνο μια γενική ιδέα για τις μέσες τιμές PCB από τρεις κατασκευαστές και οι τιμές μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τον αριθμό των στρωμάτων.Δεν περιλαμβάνονται τα έξοδα αποστολής.Διατίθενται online αποτελεσματικές αριθμομηχανές, οι οποίες παρέχονται από τους ίδιους τους κατασκευαστές για να βοηθήσουν τους πελάτες να αξιολογήσουν το κόστος των τυπωμένων κυκλωμάτων τους με βάση διαφορετικές παραμέτρους όπως τύπος αγωγού, μέγεθος, ποσότητα, αριθμός στρώσεων, μονωτικά υλικά, πάχος κ.λπ.
2-4.Ποιος είναι ο απαιτούμενος χρόνος παράδοσης για το PCB;
Ο χρόνος παράδοσης αναφέρεται στο χρόνο που απαιτείται για την κατασκευή και παράδοση PCB μονής/διπλής/πολυστρωμάτωσης.Όταν χρειάζεται να παράγετε μεγάλη ποσότητα PCB, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο χρόνος παράδοσης.Ο χρόνος παράδοσης για PCB μονής/διπλής/πολυστρωμάτωσης ποικίλλει και εξαρτάται από το μέγεθος της περιοχής PCB.Φυσικά, εάν είστε διατεθειμένοι να ξοδέψετε περισσότερα χρήματα, ο χρόνος παράδοσης μπορεί να μειωθεί.
2-5.Τι επίπεδο πυκνότητας και σήματος απαιτεί το PCB;
Ο αριθμός των στρώσεων σε ένα PCB εξαρτάται από την πυκνότητα της ακίδας και τα στρώματα σήματος.Για παράδειγμα, μια πυκνότητα ακροδεκτών 1,0 απαιτεί 2 επίπεδα σήματος και καθώς μειώνεται η πυκνότητα ακροδεκτών, ο αριθμός των απαιτούμενων στρωμάτων θα αυξάνεται.Εάν η πυκνότητα της ακίδας είναι 0,2 ή μικρότερη, απαιτούνται τουλάχιστον 10 στρώσεις PCB.
3.Πλεονεκτήματα διαφορετικών επιπέδων PCB - Μονής στρώσης/Διπλής στρώσης/Πολλαπλής στρώσης.
3-1.PCB μονής στρώσης
Η κατασκευή ενός PCB μονής στρώσης είναι απλή, που αποτελείται από ένα μόνο στρώμα συμπιεσμένων και συγκολλημένων στρωμάτων ηλεκτρικά αγώγιμου υλικού.Το πρώτο στρώμα καλύπτεται με μια πλάκα επικαλυμμένη με χαλκό και στη συνέχεια εφαρμόζεται ένα στρώμα ανθεκτικό στη συγκόλληση.Το διάγραμμα ενός PCB μονής στρώσης δείχνει συνήθως τρεις χρωματιστές λωρίδες που αντιπροσωπεύουν το στρώμα και τα δύο καλυπτικά του στρώματα - γκρι για το ίδιο το διηλεκτρικό στρώμα, καφέ για την πλάκα με χαλκό και πράσινο για το στρώμα ανθεκτικό στη συγκόλληση.
Πλεονεκτήματα:
● Χαμηλό κόστος κατασκευής, ειδικά για την παραγωγή ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, η οποία έχει υψηλότερη απόδοση κόστους.
● Η συναρμολόγηση των εξαρτημάτων, η διάτρηση, η συγκόλληση και η εγκατάσταση είναι σχετικά απλές και η διαδικασία παραγωγής είναι λιγότερο πιθανό να αντιμετωπίσει προβλήματα.
● Οικονομικό και κατάλληλο για μαζική παραγωγή.
●Ιδανική επιλογή για σχέδια χαμηλής πυκνότητας.
Εφαρμογές:
● Οι βασικές αριθμομηχανές χρησιμοποιούν PCB μονής στρώσης.
● Τα ραδιόφωνα, όπως τα ραδιόφωνα ξυπνητήρια σε χαμηλές τιμές στα καταστήματα γενικών εμπορευμάτων, χρησιμοποιούν συνήθως PCB μονής στρώσης.
● Οι μηχανές καφέ χρησιμοποιούν συχνά PCB μονής στρώσης.
● Ορισμένες οικιακές συσκευές χρησιμοποιούν PCB μονής στρώσης.
3-2.PCB διπλής στρώσης
Το PCB διπλής στρώσης έχει δύο στρώσεις χαλκού με ένα μονωτικό στρώμα ενδιάμεσα.Τα εξαρτήματα τοποθετούνται και στις δύο πλευρές της πλακέτας, γι' αυτό ονομάζεται και PCB διπλής όψης.Κατασκευάζονται συνδέοντας δύο στρώματα χαλκού μαζί με ένα διηλεκτρικό υλικό ενδιάμεσα, και κάθε πλευρά του χαλκού μπορεί να μεταδώσει διαφορετικά ηλεκτρικά σήματα.Είναι κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ταχύτητα και συμπαγή συσκευασία.
Τα ηλεκτρικά σήματα δρομολογούνται μεταξύ των δύο στρωμάτων χαλκού και το διηλεκτρικό υλικό μεταξύ τους βοηθά στην αποφυγή παρεμβολής αυτών των σημάτων μεταξύ τους.Η διπλής στρώσης PCB είναι η πιο κοινή και οικονομική πλακέτα κυκλώματος που κατασκευάζεται.
Τα PCB διπλής στρώσης είναι παρόμοια με τα PCB μονής στρώσης, αλλά έχουν ένα ανεστραμμένο κατοπτρικό κάτω μισό.Όταν χρησιμοποιείτε PCB διπλής στρώσης, το διηλεκτρικό στρώμα είναι παχύτερο από αυτό των PCB μονής στρώσης.Επιπλέον, υπάρχει επένδυση χαλκού και στην επάνω και στην κάτω πλευρά του διηλεκτρικού υλικού.Επιπλέον, το πάνω και το κάτω μέρος της πλαστικοποιημένης σανίδας καλύπτονται με ένα ανθεκτικό στρώμα συγκόλλησης.
Το διάγραμμα ενός διπλού στρώματος PCB συνήθως μοιάζει με ένα σάντουιτς τριών στρωμάτων, με ένα παχύ γκρι στρώμα στη μέση που αντιπροσωπεύει το διηλεκτρικό, καφέ ρίγες στο επάνω και κάτω στρώμα που αντιπροσωπεύουν τον χαλκό και λεπτές πράσινες λωρίδες στο επάνω και κάτω μέρος που αντιπροσωπεύει το στρώμα αντίστασης συγκόλλησης.
Πλεονεκτήματα:
● Η ευέλικτη σχεδίαση το καθιστά κατάλληλο για μια ποικιλία συσκευών.
● Δομή χαμηλού κόστους που το καθιστά βολικό για μαζική παραγωγή.
● Απλός σχεδιασμός.
● Μικρό μέγεθος κατάλληλο για διάφορους εξοπλισμούς.
Εφαρμογές:
Τα PCB διπλής στρώσης είναι κατάλληλα για ένα ευρύ φάσμα απλών και πολύπλοκων ηλεκτρονικών συσκευών.Παραδείγματα εξοπλισμού μαζικής παραγωγής που διαθέτουν PCB διπλής στρώσης περιλαμβάνουν:
● Οι μονάδες HVAC, τα συστήματα θέρμανσης και ψύξης κατοικιών από διάφορες μάρκες περιλαμβάνουν πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διπλής στρώσης.
● Οι ενισχυτές, τα PCB διπλής στρώσης είναι εξοπλισμένα με μονάδες ενισχυτών που χρησιμοποιούνται από πολλούς μουσικούς.
● Εκτυπωτές, διάφορα περιφερειακά υπολογιστών βασίζονται σε PCB διπλής στρώσης.
3-3.PCB τεσσάρων στρώσεων
Ένα PCB 4 επιπέδων είναι μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με τέσσερα αγώγιμα στρώματα: επάνω, δύο εσωτερικά στρώματα και κάτω.Και τα δύο εσωτερικά στρώματα είναι ο πυρήνας, που χρησιμοποιείται συνήθως ως επίπεδο ισχύος ή γείωσης, ενώ το εξωτερικό επάνω και κάτω στρώμα χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση εξαρτημάτων και σημάτων δρομολόγησης.
Τα εξωτερικά στρώματα καλύπτονται συνήθως με ένα στρώμα ανθεκτικό στη συγκόλληση με εκτεθειμένα επιθέματα για να παρέχουν σημεία τοποθέτησης για τη σύνδεση επιφανειακών συσκευών και εξαρτημάτων διαμπερούς οπής.Οι διαμπερείς οπές χρησιμοποιούνται συνήθως για την παροχή συνδέσεων μεταξύ των τεσσάρων στρωμάτων, τα οποία είναι ελασματοποιημένα μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια σανίδα.
Ακολουθεί η ανάλυση αυτών των επιπέδων:
- Στρώμα 1: Κάτω στρώμα, συνήθως από χαλκό.Χρησιμεύει ως θεμέλιο ολόκληρης της πλακέτας κυκλώματος, παρέχοντας υποστήριξη για τα άλλα στρώματα.
- Επίπεδο 2: Επίπεδο ισχύος.Ονομάζεται έτσι επειδή παρέχει καθαρή και σταθερή ισχύ σε όλα τα εξαρτήματα της πλακέτας κυκλώματος.
- Επίπεδο 3: Επίπεδο στρώμα γείωσης, που χρησιμεύει ως πηγή γείωσης για όλα τα εξαρτήματα στην πλακέτα κυκλώματος.
- Επίπεδο 4: Επάνω στρώμα που χρησιμοποιείται για τη δρομολόγηση σημάτων και την παροχή σημείων σύνδεσης για εξαρτήματα.
Σε ένα σχέδιο PCB 4 στρώσεων, 4 ίχνη χαλκού χωρίζονται από 3 στρώσεις εσωτερικού διηλεκτρικού και σφραγίζονται στο επάνω και στο κάτω μέρος με στρώματα αντίστασης συγκόλλησης.Συνήθως, οι κανόνες σχεδιασμού για PCB 4 επιπέδων εμφανίζονται χρησιμοποιώντας 9 ίχνη και 3 χρώματα - καφέ για τον χαλκό, γκρι για τον πυρήνα και την προεμποτισμό και πράσινο για την αντίσταση συγκόλλησης.
Πλεονεκτήματα:
● Ανθεκτικότητα - Τα PCB τεσσάρων στρώσεων είναι πιο στιβαρά από τις πλακέτες μονής και διπλής στρώσης.
● Συμπαγές μέγεθος - Ο μικρός σχεδιασμός των PCB τεσσάρων στρώσεων μπορεί να χωρέσει ένα ευρύ φάσμα συσκευών.
●Ευελιξία - Τα PCB τεσσάρων στρωμάτων μπορούν να λειτουργήσουν σε πολλούς τύπους ηλεκτρονικών συσκευών, συμπεριλαμβανομένων απλών και σύνθετων.
● Ασφάλεια - Με τη σωστή ευθυγράμμιση των στρωμάτων ισχύος και γείωσης, τα PCB τεσσάρων στρωμάτων μπορούν να προστατεύσουν από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
● Ελαφρύ - Οι συσκευές που είναι εξοπλισμένες με PCB τεσσάρων στρωμάτων απαιτούν λιγότερη εσωτερική καλωδίωση, επομένως είναι συνήθως ελαφρύτερες σε βάρος.
Εφαρμογές:
● Δορυφορικά συστήματα - Τα πολυστρωματικά PCB είναι εξοπλισμένα σε δορυφόρους σε τροχιά.
● Συσκευές χειρός - Τα smartphone και τα tablet είναι συνήθως εξοπλισμένα με PCB τεσσάρων επιπέδων.
● Εξοπλισμός Εξερεύνησης Διαστήματος - Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων παρέχουν ισχύ στον εξοπλισμό εξερεύνησης του διαστήματος.
3-4.6 στρώσεις pcb
Ένα PCB 6 επιπέδων είναι ουσιαστικά μια πλακέτα 4 επιπέδων με δύο επιπλέον στρώματα σήματος που προστίθενται μεταξύ των επιπέδων.Μια τυπική στοίβαξη PCB 6 επιπέδων περιλαμβάνει 4 στρώματα δρομολόγησης (δύο εξωτερικά και δύο εσωτερικά) και 2 εσωτερικά επίπεδα (ένα για γείωση και ένα για τροφοδοσία).
Η παροχή 2 εσωτερικών στρωμάτων για σήματα υψηλής ταχύτητας και 2 εξωτερικών στρωμάτων για σήματα χαμηλής ταχύτητας ενισχύει σημαντικά το EMI (ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή).Το EMI είναι η ενέργεια των σημάτων εντός ηλεκτρονικών συσκευών που διακόπτονται από ακτινοβολία ή επαγωγή.
Υπάρχουν διάφορες ρυθμίσεις για τη στοίβαξη ενός PCB 6 επιπέδων, αλλά ο αριθμός των επιπέδων ισχύος, σήματος και γείωσης που χρησιμοποιούνται εξαρτάται από τις απαιτήσεις της εφαρμογής.
Μια τυπική στοίβαξη PCB 6 επιπέδων περιλαμβάνει ανώτερη στρώση - προεμποτισμός - εσωτερική στρώση εδάφους - πυρήνας - εσωτερική στρώση δρομολόγησης - προεμποτισμός - εσωτερική στρώση δρομολόγησης - πυρήνας - εσωτερική στρώση ισχύος - προεμποτισμός - κάτω στρώμα.
Αν και αυτή είναι μια τυπική διαμόρφωση, μπορεί να μην είναι κατάλληλη για όλα τα σχέδια PCB και μπορεί να χρειαστεί να επανατοποθετήσετε τα στρώματα ή να έχετε πιο συγκεκριμένα στρώματα.Ωστόσο, κατά την τοποθέτησή τους πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η αποτελεσματικότητα της καλωδίωσης και η ελαχιστοποίηση των παρεμβολών.
Πλεονεκτήματα:
● Αντοχή - Τα PCB έξι επιπέδων είναι παχύτερα από τα λεπτότερα προκάτοχά τους και επομένως πιο στιβαρά.
● Συμπαγότητα - Οι σανίδες με έξι στρώματα αυτού του πάχους έχουν μεγαλύτερες τεχνικές δυνατότητες και μπορούν να καταναλώσουν λιγότερο πλάτος.
● Υψηλή χωρητικότητα - Τα PCB έξι επιπέδων ή περισσότερων παρέχουν βέλτιστη ισχύ για ηλεκτρονικές συσκευές και μειώνουν σημαντικά την πιθανότητα αλληλεπιδράσεων και ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
Εφαρμογές:
● Υπολογιστές - Τα PCB 6 επιπέδων συνέβαλαν στην ταχεία ανάπτυξη των προσωπικών υπολογιστών, καθιστώντας τους πιο συμπαγείς, ελαφρύτερους και ταχύτερους.
● Αποθήκευση δεδομένων - Η υψηλή χωρητικότητα των PCB έξι επιπέδων έχει κάνει τις συσκευές αποθήκευσης δεδομένων ολοένα και πιο άφθονες την τελευταία δεκαετία.
● Συστήματα συναγερμού πυρκαγιάς - Χρησιμοποιώντας 6 ή περισσότερες πλακέτες κυκλωμάτων, τα συστήματα συναγερμού γίνονται πιο ακριβή τη στιγμή της ανίχνευσης πραγματικού κινδύνου.
Καθώς ο αριθμός των στρώσεων σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος αυξάνεται πέρα από το τέταρτο και το έκτο στρώμα, προστίθενται περισσότερα αγώγιμα στρώματα χαλκού και στρώματα διηλεκτρικού υλικού στη στοίβαξη.
Για παράδειγμα, ένα PCB οκτώ επιπέδων περιέχει τέσσερα επίπεδα και τέσσερα στρώματα χαλκού σήματος - οκτώ συνολικά - που συνδέονται με επτά σειρές διηλεκτρικού υλικού.Η στοίβαξη οκτώ στρώσεων σφραγίζεται με στρώματα διηλεκτρικής μάσκας συγκόλλησης πάνω και κάτω.Ουσιαστικά, η στοίβαξη PCB οκτώ επιπέδων είναι παρόμοια με αυτή των έξι στρωμάτων, αλλά με πρόσθετο ζεύγος στήλης χαλκού και προεμποτισμού.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
17-6-2023
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-26-2023
