Elektrotechnici často čelia dileme určiť optimálny počet vrstiev pre návrh PCB.Je lepšie použiť viac vrstiev alebo menej vrstiev?Ako sa rozhodujete o počte vrstiev pre PCB?
1.Čo znamená vrstva PCB?
Vrstvy PCB sa týkajú medených vrstiev, ktoré sú laminované so substrátom.Okrem jednovrstvových DPS, ktoré majú len jednu medenú vrstvu, majú všetky DPS s dvomi alebo viacerými vrstvami párny počet vrstiev.Komponenty sú prispájkované na vonkajšiu vrstvu, zatiaľ čo ostatné vrstvy slúžia ako káblové spoje.Niektoré špičkové dosky plošných spojov však budú tiež vkladať komponenty do vnútorných vrstiev.
PCB sa používajú na výrobu rôznych elektronických zariadení a strojov v rôznych priemyselných odvetviach, ako je spotrebná elektronika, automobilový priemysel, telekomunikácie, letectvo, vojenstvo a zdravotníctvo.
odvetvia.Počet vrstiev a veľkosť konkrétnej dosky určuje výkon a kapacitu DPS.S pribúdajúcim počtom vrstiev sa zvyšuje aj funkčnosť.
2.Ako určiť počet vrstiev PCB?
Pri rozhodovaní o vhodnom počte vrstiev pre DPS je dôležité zvážiť výhody použitia viacerých vrstiev oproti jednej alebo dvojitej vrstve.Súčasne je tiež potrebné zvážiť výhody použitia jednovrstvového dizajnu v porovnaní s výhodami viacvrstvového dizajnu.Tieto faktory možno hodnotiť z nasledujúcich piatich hľadísk:
2-1.Kde sa bude PCB používať?
Pri určovaní špecifikácií dosky plošných spojov je dôležité zvážiť zamýšľaný stroj alebo zariadenie, v ktorom bude doska plošných spojov použitá, ako aj špecifické požiadavky na dosku plošných spojov pre takéto zariadenia.To zahŕňa identifikáciu, či sa doska plošných spojov bude používať v sofistikovaných a
komplexné elektronické produkty alebo jednoduchšie produkty so základnou funkcionalitou.
2-2.Aká pracovná frekvencia je potrebná pre PCB?
Pri návrhu DPS je potrebné zvážiť otázku pracovnej frekvencie, pretože tento parameter určuje funkčnosť a kapacitu DPS.Pre vyššiu rýchlosť a prevádzkové možnosti sú nevyhnutné viacvrstvové PCB.
2-3. Aký je rozpočet projektu?
Ďalšími faktormi, ktoré je potrebné zvážiť, sú výrobné náklady na jeden
a dvojvrstvové PCB verzus viacvrstvové PCB.Ak chcete PCB s čo najväčšou kapacitou, náklady budú nevyhnutne relatívne vysoké.
Niektorí ľudia sa pýtajú na vzťah medzi počtom vrstiev v DPS a jej cenou.Vo všeobecnosti platí, že čím viac vrstiev má DPS, tým vyššia je jej cena.Je to preto, že návrh a výroba viacvrstvovej dosky plošných spojov trvá dlhšie, a preto stojí viac.Nižšie uvedený graf ukazuje priemerné náklady na viacvrstvové PCB pre troch rôznych výrobcov za nasledujúcich podmienok:
Objednávacie množstvo 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 dopravu.Náklady na PCB možno vyhodnotiť pomocou webových stránok s cenovými ponukami 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 DPS 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, ktoré poskytujú samotní výrobcovia, aby pomohli zákazníkom vyhodnotiť náklady na ich plošné spoje na základe rôznych parametrov, ako je typ vodiča, veľkosť, množstvo, počet vrstiev, izolačné materiály, hrúbka atď.
2-4.Aká je požadovaná dodacia lehota pre PCB?
Dodacia lehota sa vzťahuje na čas potrebný na výrobu a dodanie jedno/dvojitých/viacvrstvových PCB.Keď potrebujete vyrobiť veľké množstvo PCB, je potrebné vziať do úvahy dodaciu dobu.Dodacia lehota pre jedno/dvojité/viacvrstvové DPS sa líši a závisí od veľkosti plochy DPS.Samozrejme, ak ste ochotní minúť viac peňazí, dodacia lehota sa môže skrátiť.
2-5.Akú hustotu a signálnu vrstvu vyžaduje DPS?
Počet vrstiev v DPS závisí od hustoty kolíkov a signálových vrstiev.Napríklad hustota kolíkov 1,0 vyžaduje 2 vrstvy signálu a so znižovaním hustoty kolíkov sa počet požadovaných vrstiev zvyšuje.Ak je hustota kolíkov 0,2 alebo menej, je potrebných aspoň 10 vrstiev PCB.
3. Výhody rôznych vrstiev DPS - Jednovrstvová/Dvojvrstvová/Viacvrstvová.
3-1.Jednovrstvová DPS
Konštrukcia jednovrstvovej DPS je jednoduchá, pozostáva z jednej vrstvy lisovaných a zváraných vrstiev elektricky vodivého materiálu.Prvá vrstva je pokrytá doskou pokrytou meďou a potom je nanesená vrstva odolná voči spájkovaniu.Diagram jednovrstvovej dosky plošných spojov zvyčajne zobrazuje tri farebné pásy, ktoré predstavujú vrstvu a jej dve krycie vrstvy – sivý pre samotnú dielektrickú vrstvu, hnedý pre medenú platňu a zelený pre vrstvu odolnú voči spájkovaniu.
Výhody:
● Nízke výrobné náklady, najmä pri výrobe spotrebnej elektroniky, ktorá má vyššiu nákladovú efektívnosť.
● Montáž komponentov, vŕtanie, spájkovanie a inštalácia sú relatívne jednoduché a vo výrobnom procese je menej pravdepodobné, že sa vyskytnú problémy.
● Ekonomické a vhodné pre hromadnú výrobu.
●Ideálna voľba pre návrhy s nízkou hustotou.
Aplikácie:
● Základné kalkulačky používajú jednovrstvové PCB.
● Rádiá, ako napríklad lacné rádiobudíky v obchodoch so zmiešaným tovarom, zvyčajne používajú jednovrstvové PCB.
● Kávovary často používajú jednovrstvové PCB.
● Niektoré domáce spotrebiče používajú jednovrstvové PCB.
3-2.Dvojvrstvová DPS
Dvojvrstvová doska plošných spojov má dve vrstvy medeného pokovovania s izolačnou vrstvou medzi nimi.Súčiastky sú umiestnené na oboch stranách dosky, preto sa nazýva aj obojstranná DPS.Vyrábajú sa spojením dvoch vrstiev medi spolu s dielektrickým materiálom medzi nimi a každá strana medi môže prenášať rôzne elektrické signály.Sú vhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú rýchlosť a kompaktné balenie.
Elektrické signály sú vedené medzi dvoma vrstvami medi a dielektrický materiál medzi nimi pomáha predchádzať vzájomnému rušeniu týchto signálov.Dvojvrstvová doska plošných spojov je najbežnejšou a najhospodárnejšou doskou na výrobu.
Dvojvrstvové DPS sú podobné jednovrstvovým DPS, ale majú obrátenú zrkadlovú spodnú polovicu.Pri použití dvojvrstvových DPS je dielektrická vrstva hrubšia ako vrstva jednovrstvových DPS.Okrem toho je na hornej aj spodnej strane dielektrického materiálu pokovovanie medi.Okrem toho je vrchná a spodná časť laminovanej dosky pokrytá vrstvou spájkovacej odolnosti.
Schéma dvojvrstvovej dosky plošných spojov zvyčajne vyzerá ako trojvrstvový sendvič, pričom hrubá sivá vrstva v strede predstavuje dielektrikum, hnedé pruhy na hornej a spodnej vrstve predstavujú meď a tenké zelené pruhy na vrchu a spodku. predstavujúci vrstvu spájkovacieho rezistu.
Výhody:
● Vďaka flexibilnému dizajnu je vhodný pre rôzne zariadenia.
● Nízkonákladová štruktúra, ktorá umožňuje sériovú výrobu.
● Jednoduchý dizajn.
● Malá veľkosť vhodná pre rôzne zariadenia.
Aplikácie:
Dvojvrstvové dosky plošných spojov sú vhodné pre širokú škálu jednoduchých a zložitých elektronických zariadení.Príklady sériovo vyrábaných zariadení s dvojvrstvovými PCB zahŕňajú:
● Jednotky HVAC, bytové vykurovacie a chladiace systémy rôznych značiek zahŕňajú dvojvrstvové dosky plošných spojov.
● Zosilňovače, dvojvrstvové dosky plošných spojov sú vybavené zosilňovacími jednotkami, ktoré používa veľa hudobníkov.
● Tlačiarne, rôzne počítačové periférie sa spoliehajú na dvojvrstvové PCB.
3-3.Štvorvrstvová DPS
4-vrstvová PCB je doska s plošnými spojmi so štyrmi vodivými vrstvami: horná, dve vnútorné vrstvy a spodná.Obe vnútorné vrstvy sú jadrom, ktoré sa zvyčajne používa ako napájacia alebo uzemňovacia rovina, zatiaľ čo vonkajšia horná a spodná vrstva sa používajú na umiestnenie komponentov a smerovanie signálov.
Vonkajšie vrstvy sú zvyčajne pokryté vrstvou spájkovacieho odporu s odkrytými podložkami, aby sa zabezpečili body umiestnenia na pripojenie zariadení namontovaných na povrchu a komponentov s priechodnými otvormi.Priechodné otvory sa zvyčajne používajú na zabezpečenie spojenia medzi štyrmi vrstvami, ktoré sú laminované dohromady, aby vytvorili dosku.
Tu je rozdelenie týchto vrstiev:
- Vrstva 1: Spodná vrstva, zvyčajne vyrobená z medi.Slúži ako základ celej dosky plošných spojov a poskytuje podporu pre ostatné vrstvy.
- Vrstva 2: Silová vrstva.Je pomenovaný týmto spôsobom, pretože poskytuje čisté a stabilné napájanie všetkým komponentom na doske plošných spojov.
- Vrstva 3: Vrstva uzemňovacej roviny, ktorá slúži ako uzemňovací zdroj pre všetky komponenty na doske plošných spojov.
- Vrstva 4: Vrchná vrstva používaná na smerovanie signálov a poskytovanie spojovacích bodov pre komponenty.
V 4-vrstvovom dizajne PCB sú 4 medené stopy oddelené 3 vrstvami vnútorného dielektrika a sú utesnené na vrchnej a spodnej strane vrstvami spájkovacieho rezistu.Typicky sú pravidlá návrhu pre 4-vrstvové PCB zobrazené pomocou 9 stôp a 3 farieb - hnedá pre meď, šedá pre jadro a predimpregnovaný laminát a zelená pre spájkovací odpor.
Výhody:
● Odolnosť – Štvorvrstvové dosky plošných spojov sú robustnejšie ako jednovrstvové a dvojvrstvové dosky.
● Kompaktná veľkosť – Do malého dizajnu štvorvrstvových dosiek plošných spojov sa zmestí široké spektrum zariadení.
●Flexibilita – Štvorvrstvové dosky plošných spojov môžu pracovať vo viacerých typoch elektronických zariadení vrátane jednoduchých a zložitých.
● Bezpečnosť – Správnym vyrovnaním napájacej a uzemňovacej vrstvy môžu štvorvrstvové dosky plošných spojov tieniť pred elektromagnetickým rušením.
● Nízka hmotnosť – Zariadenia vybavené štvorvrstvovými doskami plošných spojov vyžadujú menej vnútornej kabeláže, takže majú zvyčajne nižšiu hmotnosť.
Aplikácie:
● Satelitné systémy – viacvrstvové dosky plošných spojov sú vybavené obežnými satelitmi.
● Ručné zariadenia – Smartfóny a tablety sú zvyčajne vybavené štvorvrstvovými doskami plošných spojov.
● Zariadenia na prieskum vesmíru – Viacvrstvové dosky s plošnými spojmi poskytujú energiu zariadeniam na prieskum vesmíru.
3-4.6 vrstiev PCB
6-vrstvová doska PCB je v podstate 4-vrstvová doska s dvoma dodatočnými signálovými vrstvami pridanými medzi roviny.Štandardná 6-vrstvová zostava PCB obsahuje 4 vrstvy smerovania (dve vonkajšie a dve vnútorné) a 2 vnútorné roviny (jedna pre uzemnenie a jedna pre napájanie).
Poskytnutie 2 vnútorných vrstiev pre vysokorýchlostné signály a 2 vonkajších vrstiev pre nízkorýchlostné signály výrazne zosilňuje EMI (elektromagnetické rušenie).EMI je energia signálov v elektronických zariadeniach, ktoré sú rušené žiarením alebo indukciou.
Existujú rôzne usporiadania pre stohovanie 6-vrstvovej dosky plošných spojov, ale počet použitých napájacích, signálových a zemných vrstiev závisí od požiadaviek aplikácie.
Štandardná 6-vrstvová zostava PCB obsahuje vrchnú vrstvu - predimpregnovaný laminát - vnútornú zemnú vrstvu - jadro - vnútornú smerovaciu vrstvu - predimpregnovaný laminát - vnútornú smerovaciu vrstvu - jadro - vnútornú napájaciu vrstvu - predimpregnovaný laminát - spodnú vrstvu.
Hoci ide o štandardnú konfiguráciu, nemusí byť vhodná pre všetky návrhy PCB a môže byť potrebné premiestniť vrstvy alebo mať špecifickejšie vrstvy.Pri ich umiestňovaní však treba brať do úvahy efektivitu zapojenia a minimalizáciu presluchov.
Výhody:
● Pevnosť – Šesťvrstvové dosky plošných spojov sú hrubšie ako ich tenší predchodcovia, a preto sú robustnejšie.
● Kompaktnosť – Dosky so šiestimi vrstvami tejto hrúbky majú väčšie technické možnosti a môžu spotrebovať menšiu šírku.
● Vysoká kapacita – Šesťvrstvové alebo viacvrstvové dosky plošných spojov poskytujú optimálny výkon pre elektronické zariadenia a výrazne znižujú možnosť presluchov a elektromagnetického rušenia.
Aplikácie:
● Počítače – 6-vrstvové PCB pomohli urýchliť vývoj osobných počítačov, vďaka čomu boli kompaktnejšie, ľahšie a rýchlejšie.
● Ukladanie dát – Vysoká kapacita šesťvrstvových dosiek plošných spojov spôsobila, že zariadenia na ukladanie dát sa v poslednom desaťročí stali čoraz rozšírenejšími.
● Požiarne poplachové systémy - Použitím 6 alebo viacerých dosiek plošných spojov sa poplachové systémy stávajú presnejšími v momente detekcie skutočného nebezpečenstva.
Keď sa počet vrstiev na doske s plošnými spojmi zvyšuje za štvrtú a šiestu vrstvu, do zostavy sa pridávajú vodivé medené vrstvy a vrstvy dielektrického materiálu.
Napríklad osemvrstvová doska plošných spojov obsahuje štyri roviny a štyri vrstvy signálnej medi – celkovo osem – spojených siedmimi radmi dielektrického materiálu.Osemvrstvová zostava je utesnená vrstvami dielektrickej spájkovacej masky na hornej a spodnej strane.Osemvrstvová zostava PCB je v podstate podobná šesťvrstvovej, ale s pridanou dvojicou medenej a predimpregnovanej kolóny.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Čas odoslania: 26. júna 2023
