Elektroingenjörer står ofta inför dilemmat att bestämma det optimala antalet lager för en PCB-design.Är det bättre att använda fler lager eller färre lager?Hur fattar man beslutet om antalet lager för ett PCB?
1. Vad betyder PCB-lager?
Skikten i ett PCB hänvisar till kopparskikten som är laminerade med substratet.Förutom enskikts-PCB som endast har ett kopparskikt, har alla PCB med två eller flera skikt ett jämnt antal skikt.Komponenterna löds fast på det yttersta lagret medan de andra lagren fungerar som ledningsanslutningar.Vissa avancerade PCB kommer dock också att bädda in komponenter i de inre lagren.
PCB används för att tillverka olika elektroniska apparater och maskiner inom olika industrier, såsom hemelektronik, fordon, telekommunikation, flyg, militär och medicin
industrier.Antalet lager och storleken på ett specifikt kort bestämmer kretskortets effekt och kapacitet.När antalet lager ökar, ökar också funktionaliteten.
2.Hur bestämmer man antalet PCB-lager?
När man bestämmer sig för lämpligt antal lager för ett PCB är det viktigt att överväga fördelarna med att använda flera lager jämfört med enkla eller dubbla lager.Samtidigt är det också nödvändigt att överväga fördelarna med att använda en enskiktsdesign jämfört med flerskiktsdesigner.Dessa faktorer kan utvärderas ur följande fem perspektiv:
2-1.Var kommer PCB:n att användas?
När man bestämmer specifikationerna för ett kretskort är det avgörande att ta hänsyn till den avsedda maskinen eller utrustningen som kretskortet kommer att användas i, liksom de specifika kraven på kretskort för sådan utrustning.Detta inkluderar att identifiera om PCB-kortet kommer att användas i sofistikerade och
komplexa elektroniska produkter, eller i enklare produkter med grundläggande funktionalitet.
2-2.Vilken arbetsfrekvens behövs för PCB?
Frågan om arbetsfrekvens måste beaktas vid design av ett kretskort eftersom denna parameter bestämmer kretskortets funktionalitet och kapacitet.För högre hastighet och operativ förmåga är flerskiktskretskort väsentliga.
2-3. Vad är projektbudgeten?
Andra faktorer att beakta är tillverkningskostnaderna för singel
och dubbellagers PCB kontra flerlagers PCB.Vill man ha ett kretskort med så hög kapacitet som möjligt blir kostnaden oundvikligen relativt hög.
Vissa frågar om förhållandet mellan antalet lager i ett PCB och dess pris.Generellt gäller att ju fler lager ett PCB har, desto högre pris.Detta beror på att det tar längre tid att designa och tillverka ett flerlagers PCB och därför kostar mer.Diagrammet nedan visar den genomsnittliga kostnaden för flerlagers PCB för tre olika tillverkare under följande förhållanden:
PCB orderkvantitet: 100;
PCB-storlek: 400 mm x 200 mm;
Antal lager: 2, 4, 6, 8, 10.
Diagrammet visar det genomsnittliga priset på PCB från tre olika företag, exklusive fraktkostnader.Kostnaden för ett PCB kan utvärderas med hjälp av PCB-offertwebbplatser, som låter dig välja olika parametrar som ledaretyp, storlek, kvantitet och antal lager.Detta diagram ger bara en allmän uppfattning om de genomsnittliga PCB-priserna från tre tillverkare, och priserna kan variera beroende på antalet lager.Fraktkostnader ingår ej.Effektiva miniräknare finns tillgängliga online, tillhandahållna av tillverkarna själva för att hjälpa kunder att utvärdera kostnaden för sina tryckta kretsar baserat på olika parametrar som ledaretyp, storlek, kvantitet, antal lager, isoleringsmaterial, tjocklek, etc.
2-4.Vad är den nödvändiga leveranstiden för PCB?
Leveranstid avser den tid det tar att tillverka och leverera en-/dubbel-/flerlagers-PCB.När du behöver producera en stor mängd PCB måste leveranstiden beaktas.Leveranstiden för enkel-/dubbel-/flerlagers-PCB varierar och beror på storleken på PCB-ytan.Om du är villig att spendera mer pengar kan leveranstiden naturligtvis förkortas.
2-5.Vilken densitet och vilket signallager kräver PCB?
Antalet lager i en PCB beror på stiftdensiteten och signalskikten.Till exempel kräver en stiftdensitet på 1,0 2 signallager, och när stiftdensiteten minskar kommer antalet skikt som krävs att öka.Om stiftdensiteten är 0,2 eller mindre krävs minst 10 lager PCB.
3. Fördelar med olika PCB-lager - Enkellager/Dubbellager/Flerlager.
3-1.Enkellagers PCB
Konstruktionen av ett enlagers PCB är enkel och består av ett enda lager av pressade och svetsade lager av elektriskt ledande material.Det första lagret täcks med en kopparklädd platta, och sedan appliceras ett lödbeständigt lager.Diagrammet för ett enkellagers PCB visar vanligtvis tre färgade remsor för att representera skiktet och dess två täckskikt - grått för det dielektriska skiktet självt, brunt för den kopparbeklädda plattan och grönt för lödresistskiktet.
Fördelar:
● Låg tillverkningskostnad, speciellt för produktion av hemelektronik, som har en högre kostnadseffektivitet.
● Montering av komponenter, borrning, lödning och installation är relativt enkla, och produktionsprocessen är mindre sannolikt att stöta på problem.
● Ekonomisk och lämplig för massproduktion.
● Idealiskt val för design med låg densitet.
Applikationer:
● Enkla miniräknare använder enskiktiga PCB.
● Radioapparater, t.ex. lågprisradioväckarklockor i allmänna varubutiker, använder vanligtvis enskiktiga PCB.
● Kaffemaskiner använder ofta enskiktiga PCB.
● Vissa hushållsapparater använder enskiktiga PCB.
3-2.Dubbellagers PCB
Dubbellagers PCB har två lager av kopparplätering med ett isolerande lager emellan.Komponenter placeras på båda sidor av kortet, varför det också kallas för ett dubbelsidigt PCB.De tillverkas genom att två lager koppar kopplas ihop med ett dielektriskt material däremellan, och varje sida av kopparn kan sända olika elektriska signaler.De är lämpliga för applikationer som kräver hög hastighet och kompakt förpackning.
Elektriska signaler dirigeras mellan de två kopparlagren, och det dielektriska materialet mellan dem hjälper till att förhindra att dessa signaler stör varandra.Dubbelskiktskretskort är det vanligaste och mest ekonomiska kretskortet att tillverka.
Dubbellagers PCB liknar enkellagers PCB, men har en inverterad spegelvänd nedre halva.När du använder dubbellagers PCB är det dielektriska lagret tjockare än det för enkellagers PCB.Dessutom finns det kopparplätering på både över- och undersidan av det dielektriska materialet.Dessutom är toppen och botten av den laminerade skivan täckta med ett lödresistskikt.
Diagrammet för ett dubbellagers PCB ser vanligtvis ut som en trelagers sandwich, med ett tjockt grått lager i mitten som representerar dielektrikumet, bruna ränder på de övre och nedre lagren som representerar kopparn och tunna gröna ränder på toppen och botten som representerar lödresistskiktet.
Fördelar:
● Flexibel design gör den lämplig för en mängd olika enheter.
● Lågkostnadsstruktur som gör den bekväm för massproduktion.
● Enkel design.
● Liten storlek lämplig för olika utrustning.
Applikationer:
Dubbelskiktiga PCB är lämpliga för ett brett utbud av enkla och komplexa elektroniska enheter.Exempel på massproducerad utrustning som har dubbellagers PCB inkluderar:
● VVS-enheter, värme- och kylsystem för bostäder från olika märken inkluderar alla kretskort i två lager.
● Förstärkare, dubbellagers PCB är utrustade med förstärkarenheter som används av många musiker.
● Skrivare, olika kringutrustning för datorer är beroende av dubbla mönsterkort.
3-3.Fyra lager PCB
En 4-lagers PCB är ett tryckt kretskort med fyra ledande lager: topp, två inre lager och botten.Båda de inre skikten är kärnan, som vanligtvis används som ett kraft- eller jordplan, medan de yttre topp- och bottenskikten används för att placera komponenter och dirigera signaler.
De yttre skikten är vanligtvis täckta med ett lödresistskikt med exponerade kuddar för att tillhandahålla placeringspunkter för anslutning av ytmonterade enheter och genomgående hålkomponenter.Genomgående hål används vanligtvis för att tillhandahålla anslutningar mellan de fyra skikten, som är laminerade tillsammans för att bilda en skiva.
Här är uppdelningen av dessa lager:
- Lager 1: Bottenlager, vanligtvis av koppar.Det fungerar som grunden för hela kretskortet och ger stöd för de andra lagren.
- Lager 2: Kraftlager.Den heter så här eftersom den ger ren och stabil ström till alla komponenter på kretskortet.
- Lager 3: Jordplansskikt, som fungerar som jordkälla för alla komponenter på kretskortet.
- Lager 4: Översta lagret som används för att dirigera signaler och tillhandahålla anslutningspunkter för komponenter.
I en 4-lagers PCB-design är 4 kopparspår åtskilda av 3 lager av inre dielektrikum och är förseglade i toppen och botten med lödresistskikt.Vanligtvis visas designreglerna för 4-lagers PCB med 9 spår och 3 färger - brun för koppar, grå för kärna och prepreg och grön för lödresist.
Fördelar:
● Hållbarhet - Fyrskiktiga kretskort är mer robusta än enskikts- och dubbelskiktskort.
● Kompakt storlek - Den lilla utformningen av kretskort med fyra lager kan passa ett brett utbud av enheter.
●Flexibilitet - Fyralagers PCB kan fungera i flera typer av elektroniska enheter, inklusive enkla och komplexa.
● Säkerhet - Genom att korrekt rikta in kraft- och jordskikten kan kretskort med fyra lager skärma mot elektromagnetiska störningar.
● Lättvikt – Enheter utrustade med fyrskiktiga PCB kräver mindre interna ledningar, så de är vanligtvis lättare i vikt.
Applikationer:
● Satellitsystem - Flerskiktskretskort är utrustade i satelliter som kretsar runt.
● Handhållna enheter - Smartphones och surfplattor är vanligtvis utrustade med kretskort i fyra lager.
● Utrustning för rymdutforskning - Tryckta kretskort i flera lager ger ström till rymdutforskningsutrustning.
3-4.6 lager PCB
En 6-lagers PCB är i huvudsak ett 4-lagers kort med ytterligare två signallager läggs till mellan planen.En standard 6-lagers PCB-stapel inkluderar 4 routinglager (två yttre och två inre) och 2 inre plan (ett för jord och ett för ström).
Genom att tillhandahålla 2 interna skikt för höghastighetssignaler och 2 yttre skikt för låghastighetssignaler förstärks EMI (elektromagnetisk störning) avsevärt.EMI är energin från signaler i elektroniska enheter som störs av strålning eller induktion.
Det finns olika arrangemang för stapling av ett 6-lagers PCB, men antalet kraft-, signal- och jordlager som används beror på applikationskraven.
En standard 6-lagers PCB-stapel inkluderar toppskikt - prepreg - internt jordskikt - kärna - internt routingskikt - prepreg - internt routingskikt - kärna - internt kraftskikt - prepreg - bottenskikt.
Även om detta är en standardkonfiguration kanske den inte är lämplig för alla PCB-designer, och det kan vara nödvändigt att flytta om lagren eller ha mer specifika lager.Ledningseffektivitet och minimering av överhörning måste dock beaktas när de placeras.
Fördelar:
● Styrka - Sexlagers PCB är tjockare än sina tunnare föregångare och därför mer robusta.
● Kompakthet - Skivor med sex lager av denna tjocklek har större tekniska möjligheter och kan förbruka mindre bredd.
● Hög kapacitet - Sex-lagers eller fler PCB ger optimal kraft för elektroniska enheter och minskar avsevärt risken för överhörning och elektromagnetisk störning.
Applikationer:
● Datorer – 6-lagers PCB bidrog till att driva den snabba utvecklingen av persondatorer, vilket gjorde dem mer kompakta, lättare och snabbare.
● Datalagring – Den höga kapaciteten hos kretskort med sex lager har gjort datalagringsenheter alltmer rikligt under det senaste decenniet.
● Brandlarmsystem - Med 6 eller fler kretskort blir larmsystemen mer exakta i det ögonblick de upptäcker verklig fara.
När antalet lager i ett tryckt kretskort ökar bortom det fjärde och sjätte lagret läggs fler ledande kopparlager och dielektriska materiallager till stapeln.
Till exempel innehåller ett åttalagers PCB fyra plan och fyra signalkopparlager - totalt åtta - sammankopplade med sju rader av dielektriskt material.Åttalagerstapeln är förseglad med dielektriska lödmaskskikt på toppen och botten.I huvudsak liknar den åtta-lagers PCB-stapeln den sex-lagers, men med ett extra par av koppar och prepreg-kolonn.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Posttid: 26 juni 2023
