Elektrotechnici často čelia dileme určovania optimálneho počtu vrstiev pre aDizajn PCB. Je lepšie používať viac vrstiev alebo menej vrstiev? Ako sa rozhodnete o počte vrstiev DPS?
1. Čo znamená vrstva PCB?
Vrstvy DPS sa vzťahujú na medené vrstvy, ktoré sú laminované pomocousubstrát. Okremjednosmerné PCBktoré majú iba jednu medenú vrstvu, všetky PCB s dvoma alebo viacerými vrstvami majú párny počet vrstiev. Komponenty sa spájajú na najvzdialenejšiu vrstvu, zatiaľ čo ostatné vrstvy slúžia ako zapojené pripojenia. Niektoré špičkové PCB však vloží komponenty do vnútorných vrstiev.
PCB sa používajú na výrobu rôznych elektronických zariadení a strojov v rôznych odvetviach, ako napríkladspotrebiteľská elektronika, Automotive,telekomunikácie, letecký, vojenský a lekársky
priemyselné odvetvia. Počet vrstiev a veľkosť konkrétnej dosky určuje výkon akapacitaPCB. Ako sa zvyšuje počet vrstiev, zvyšuje sa aj funkčnosť.
2.Ako určiť počet vrstiev PCB?
Pri rozhodovaní o príslušnom počte vrstiev pre DPS je dôležité zvážiť výhody používaniaviac vrstievverzus jednotlivé alebo dvojité vrstvy. Zároveň je tiež potrebné zvážiť výhody použitia jednej vrstvy v porovnaní s viacvrstvovými návrhmi. Tieto faktory je možné vyhodnotiť z nasledujúcich piatich perspektív:
2-1. Kde sa použije DPS?
Pri určovaní špecifikácií pre dosku DPS je nevyhnutné zvážiť zamýšľaný stroj alebo zariadenie, v ktorom sa DPS použije, ako aj konkrétne požiadavky na dosku obvodov pre takéto zariadenie. Zahŕňa to identifikáciu, či sa doska DPS použije v sofistikovaných a
Komplexné elektronické výrobky alebo v jednoduchších produktoch so základnou funkciou.
2-2. Aká pracovná frekvencia je potrebná pre DPS?
Pri navrhovaní DPS je potrebné zvážiť otázku pracovnej frekvencie, pretože tento parameter určuje funkčnosť a kapacitu DPS. Pre vyššiu rýchlosť a prevádzkové schopnosti sú nevyhnutné viacvrstvové PCB.
2-3, čo je rozpočet projektu?
Ďalšími faktormi, ktoré je potrebné zvážiť, sú výrobné náklady single
a dvojvrstvové PCB verzus viacvrstvové PCB. Ak chcete DPS s čo najvyššou kapacitou, náklady budú nevyhnutne relatívne vysoké.
Niektorí ľudia sa pýtajú na vzťah medzi počtom vrstiev v DPS a jeho cenou. Všeobecne platí, že čím viac vrstiev má PCB, tým vyššia je jej cena. Je to preto, že navrhovanie avýrobaViacvrstvové PCB trvá dlhšie, a preto stojí viac. Nasledujúca tabuľka ukazuje priemerné náklady na viacvrstvové PCB pre troch rôznych výrobcov za nasledujúcich podmienok:
Množstvo objednávky PCB: 100;
Veľkosť PCB: 400 mm x 200 mm;
Počet vrstiev: 2, 4, 6, 8, 10.
Graf zobrazuje priemernú cenu PCB od troch rôznych spoločností, bez nákladov na prepravu. Náklady na DPS sa dajú vyhodnotiť pomocou webových stránok ponuky PCB, ktoré vám umožňujú vybrať rôzne parametre, ako je typ vodiča, veľkosť, množstvo a počet vrstiev. Tento graf poskytuje iba všeobecnú predstavu o priemerných cenách PCB od troch výrobcov a ceny sa môžu líšiť v závislosti od počtu vrstiev. Náklady na dopravu nie sú zahrnuté. Efektívne kalkulačky sú k dispozícii online, poskytované samotnými výrobcami, aby pomohli zákazníkom vyhodnotiť náklady na ich tlačené obvody na základe rôznych parametrov, ako je typ vodiča, veľkosť, množstvo, počet vrstiev, izolačné materiály, hrúbka atď.
2-4. Aká je požadovaná doba dodania pre DPS?
Dodacia lehota sa týka času potrebného na výrobu a dodávanie jednotlivých/viacvrstvových PCB. Ak potrebujete vyrobiť veľké množstvo PCB,doba dodaniaJe potrebné zohľadniť. Čas dodania pre jedno/dvojité/viacvrstvové PCB sa líši a závisí od veľkosti oblasti PCB. Samozrejme, ak ste ochotní minúť viac peňazí, čas dodania sa môže skrátiť.
2-5. Aká hustota a vrstva signálu vyžaduje DPS?
Počet vrstiev v DPS závisí od hustoty kolíkov a signálnych vrstiev. Napríklad hustota kolíka 1,0 vyžaduje 2 signálne vrstvy a keď sa znižuje hustota kolíka, zvýši sa počet požadovaných vrstiev. Ak je hustota kolíka 0,2 alebo menej, vyžaduje sa najmenej 10 vrstiev DPS.
3.Pristrvky rôznych vrstiev PCB-jednodielny/dvojvrstvový/viacvrstvový.
3-1. Jednosmerná doska
Konštrukcia jednosmerného DPS je jednoduchá a pozostáva z jednej vrstvy lisovaných a zváraných vrstiev elektricky vodivého materiálu. Prvá vrstva je pokrytá doskou na meď a potom sa aplikuje vrstva spájkovacej odolnosti. Schéma jednosmerného DPS DPS obvykle zobrazuje tri farebné prúžky, ktoré reprezentujú vrstvu a jej dve krycie vrstvy-sivú pre samotnú dielektrickú vrstvu, hnedá pre dosku na medi a zelená pre vrstvu spájka-resistickú vrstvu.
Výhody:
● Nízke výrobné náklady, najmä pri výrobe spotrebnej elektroniky, ktorá má vyššiu nákladovú efektívnosť.
● Montáž komponentov, vŕtanie, spájkovanie a inštalácia sú relatívne jednoduché avýrobný procesJe menej pravdepodobné, že sa stretne s problémami.
● Ekonomické a vhodné na hromadnú výrobu.
● Ideálna voľba pre vzory s nízkou hustotou.
Aplikácie:
● Základné kalkulačky používajú jednovrstvové PCB.
● Rádiá, ako napríklad nízke rádiové budíky vo všeobecných obchodoch s tovarom, zvyčajne používajú jednovrstvové PCB.
● Kávové stroje často používajú jednosmerné PCB.
● Niektoré spotrebiče pre domácnosť používajú jednovrstvové PCB.
3-2. Dvojvrstvový PCB
Dvojvrstvová DPS má dve vrstvy pokovovania medi s izolačnou vrstvou medzi nimi.Komponentysú umiestnené na obidvoch stranách dosky, a preto sa nazýva tiež obojstranná doska DPS. Vyrábajú sa spojením dvoch vrstiev medi spolu s dielektrickým materiálom medzi nimi a každá strana medi môže vysielať rôzne elektrické signály. Sú vhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysoké rýchlosti a kompaktné balenie.
Elektrické signály sú smerované medzi dve vrstvy medi a dielektrický materiál medzi nimi pomáha zabrániť tomu, aby tieto signály navzájom interferovali. Dvojvrstvová doska DPS je najbežnejšou a ekonomickejšou doskou na výrobu obvodov.
Dvojvrstvové PCB sú podobné jednovrstvovým PCB, ale majú obrátenú zrkadlovú spodnú polovicu. Pri použití dvojvrstvových PCB je dielektrická vrstva hrubšia ako vrstvy PCB s jedným vrstvami. Okrem toho je na hornej aj dolnej strany dielektrického materiálu pokovovanie medi. Ďalej sú horná a spodná časť laminovanej dosky pokryté vrstvou odporuča spájkou.
Schéma dvojvrstvového PCB zvyčajne vyzerá ako trojvrstvový sendvič, s hrubou šedou vrstvou v strede predstavujúca dielektrické, hnedé pruhy na horných a dolných vrstvách predstavujúcich meď a tenké zelené pruhy na hornej a spodnej časti predstavujúcou vrstvu odolávajú spájka.
Výhody:
● Flexibilný dizajn je vhodný pre rôzne zariadenia.
● Nízkorozpočtová štruktúra, vďaka ktorej je vhodná pre hromadnú výrobu.
● Jednoduchý dizajn.
● Malá veľkosť vhodná pre rôzne vybavenie.
Aplikácie:
Dvojvrstvové PCB sú vhodné pre širokú škálu jednoduchých a komplexných elektronických zariadení. Príklady hromadného zariadenia, ktoré obsahujú dvojvrstvové PCB, zahŕňajú:
● Jednotky HVAC, rezidenčné vykurovacie a chladiace systémy od rôznych značiek zahŕňajú dvojvrstvové dosky s tlačenými obvodmi.
● Zosilňovače, dvojvrstvové PCB sú vybavené zosilňovacími jednotkami používanými mnohými hudobníkmi.
● Tlačiarne, rôzne počítačové periférie sa spoliehajú na dvojvrstvové PCB.
3-3. Štvorvrstvový PCB
4-vrstvová doska DPS je doska s tlačenými obvodmi so štyrmi vodivými vrstvami: horná časť, dve vnútorné vrstvy a spodok. Obidve vnútorné vrstvy sú jadrom, zvyčajne používané ako napájacia alebo pozemná rovina, zatiaľ čo vonkajšie horné a spodné vrstvy sa používajú na umiestňovanie komponentov a smerovacích signálov.
Vonkajšie vrstvy sú zvyčajne pokryté vrstvou spájkovacej odolného vankúša s exponovanými vankúšikami, aby sa zabezpečili umiestnenie bodov pre spojovacie zariadenia namontované na povrchu a komponenty cez otvor. Priechodné diery sa zvyčajne používajú na poskytovanie spojení medzi štyrmi vrstvami, ktoré sú laminované spolu, aby vytvorili dosku.
Tu je rozdelenie týchto vrstiev:
- Vrstva 1: Spodná vrstva, zvyčajne vyrobená z medi. Slúži ako základ celej dosky obvodu, ktorá poskytuje podporu ostatným vrstvám.
- Vrstva 2: Vrstva napájania. Je pomenovaný týmto spôsobom, pretože poskytuje čistú a stabilnú energiu všetkým komponentom na doske obvodov.
- Vrstva 3: Vrstva pozemnej roviny, ktorá slúži ako základný zdroj pre všetky komponenty na doske obvodov.
- Vrstva 4: Horná vrstva použitá na smerovacie signály a poskytovanie pripojenia bodov pre komponenty.
V 4-vrstvovom dizajne PCB sú 4 medené stopy oddelené 3 vrstvami vnútorného dielektriku a sú utesnené v hornej a spodnej časti vrstvami odporuča spájkovania. Pravidlá konštrukcie pre 4 -vrstvové PCB sa zvyčajne zobrazujú s použitím 9 stôp a 3 farieb - hnedé pre meď, sivú pre jadro a predpreg a zelené pre spájkovací odola.
Výhody:
● Trvanlivosť-Štvorvrstvové PCB sú robustnejšie ako jednosmerné a dvojvrstvové dosky.
● Kompaktná veľkosť - malý dizajn štvorvrstvových PCB sa zmestí do širokej škály zariadení.
● Flexibilita - Štvorvrstvové PCB môžu pracovať vo viacerých typoch elektronických zariadení vrátane jednoduchých a komplexných zariadení.
● Bezpečnosť - Správnym zarovnaním výkonových a zemných vrstiev môžu štvorvrstvové PCB chrániť proti elektromagnetickému rušeniu.
● Ľahké - zariadenia vybavené štvorvrstvovými PCB vyžadujú menej vnútorného zapojenia, takže majú zvyčajne ľahšiu hmotnosť.
Aplikácie:
● Satelitné systémy - Viacvrstvové PCB sú vybavené obiehajúcimi satelitmi.
● Ručné zariadenia - smartfóny a tablety sú zvyčajne vybavené štvorvrstvovými PCB.
● Zariadenie prieskumu vesmíru - Viacvrstvové dosky s tlačenými obvodmi poskytujú napájanie prieskumu prieskumu vesmíru.
3-4. 6 vrstiev PCB
6-vrstvová doska DPS je v podstate 4-vrstvová doska s dvoma ďalšími signálnymi vrstvami pridanými medzi rovinami. Štandardný 6-vrstvový stohovanie DPS obsahuje 4 smerovacie vrstvy (dve vonkajšie a dve vnútorné) a 2 vnútorné roviny (jedna pre zem a jedno na napájanie).
Poskytovanie 2 vnútorných vrstiev pre vysokorýchlostné signály a 2 vonkajšie vrstvy pre signály s nízkou rýchlosťou významne zosilňuje EMI (elektromagnetické interferencie). EMI je energia signálov v elektronických zariadeniach, ktoré sú narušené žiarením alebo indukciou.
Existujú rôzne usporiadania pre stohovanie 6-vrstvových PCB, ale počet použitých vrstiev energie, signálu a pozemných vrstiev závisí od požiadaviek na aplikáciu.
Štandardná 6 vrstváStohovanie PCBZahŕňa hornú vrstvu - Prepreg - Interná pozemná vrstva - jadro - vnútorná smerovacia vrstva - Prepreg - Interná smerovacia vrstva - jadro - vnútorná napájacia vrstva - Prepreg - spodná vrstva.
Aj keď ide o štandardnú konfiguráciu, nemusí byť vhodná pre všetky návrhy PCB a môže byť potrebné premiestniť vrstvy alebo mať konkrétnejšie vrstvy. Pri ich umiestnení sa však musí zvážiť účinnosť zapojenia a minimalizácia presluchov.
Výhody:
● Sila - Šesťvrstvové PCB sú hrubšie ako ich tenšie predchodcovia, a preto robustnejšie.
● Kompatnosť - dosky so šiestimi vrstvami tejto hrúbky majú väčšie technické schopnosti a môžu konzumovať menšiu šírku.
● Vysoká kapacita - šesťvrstvové alebo viac PCB poskytujú optimálny výkon pre elektronické zariadenia a výrazne znižujú možnosť presluchov a elektromagnetického rušenia.
Aplikácie:
● Počítače - 6 -vrstvové PCB pomohli riadiť rýchly vývoj osobných počítačov, čím sa stali kompaktnejšími, ľahšími a rýchlejšími.
● Ukladanie údajov - Vysoká kapacita šesťvrstvových PCB prinútila zariadenia na ukladanie údajov v poslednom desaťročí čoraz viac hojnosť.
● Systémy požiarnych poplachov - Pomocou 6 alebo viacerých dosiek s obvodmi sa alarmové systémy stávajú presnejšie v okamihu zistenia skutočného nebezpečenstva.
Keď sa počet vrstiev v doske s tlačenými obvodmi zvyšuje za štvrtú a šiestu vrstvu, do stohu sa pridá viac vodivých vrstiev medi a dielektrických materiálov.
Napríklad osemvrstvový PCB obsahuje štyri roviny a štyri signálne vrstvy medi - celkom osem - spojené siedmimi radmi dielektrického materiálu. Stoha osemvrstvovej je utesnená dielektrickými vrstvami masky spájkovacej masky na hornej a spodnej časti. V podstate je 8-vrstvový stohovanie PCB podobný šiestim vrstvám, ale s pridanou dvojicou meďnatého a stĺpca Prepreg.
Shenzhen Anke PCB Co., Ltd
2023-6-17
Čas príspevku: jún-26-2023
