Elektriske ingeniører står ofte overfor dilemmaet med å bestemme det optimale antallet lag for en PCB-design.Er det bedre å bruke flere lag eller færre lag?Hvordan tar du avgjørelsen om antall lag for et PCB?
1.Hva betyr PCB-lag?
Lagene til et PCB refererer til kobberlagene som er laminert med underlaget.Bortsett fra enkeltlags PCB som kun har ett kobberlag, har alle PCB med to eller flere lag et jevnt antall lag.Komponentene er loddet på det ytterste laget, mens de andre lagene fungerer som ledningsforbindelser.Noen high-end PCB vil imidlertid også legge inn komponenter i de indre lagene.
PCB brukes til å produsere ulike elektroniske enheter og maskiner i forskjellige bransjer, for eksempel forbrukerelektronikk, bilindustri, telekommunikasjon, romfart, militær og medisinsk
næringer.Antall lag og størrelsen på et spesifikt kort bestemmer kraften og kapasiteten til PCB.Ettersom antall lag øker, øker også funksjonaliteten.
2. Hvordan bestemme antall PCB-lag?
Når du bestemmer deg for riktig antall lag for et PCB, er det viktig å vurdere fordelene ved å bruke flere lag kontra enkelt- eller dobbeltlag.Samtidig er det også nødvendig å vurdere fordelene ved å bruke et enkeltlagsdesign kontra de ved flerlagsdesign.Disse faktorene kan evalueres fra følgende fem perspektiver:
2-1.Hvor skal PCB brukes?
Når spesifikasjonene for et PCB-kort skal fastsettes, er det avgjørende å ta hensyn til den tiltenkte maskinen eller utstyret som PCB-en skal brukes i, samt de spesifikke kretskortkravene til slikt utstyr.Dette inkluderer å identifisere om PCB-kortet skal brukes i sofistikerte og
komplekse elektroniske produkter, eller i enklere produkter med grunnleggende funksjonalitet.
2-2.Hvilken arbeidsfrekvens er nødvendig for PCB?
Spørsmålet om arbeidsfrekvens må vurderes når du designer et PCB siden denne parameteren bestemmer funksjonaliteten og kapasiteten til PCB.For høyere hastighet og operative evner er flerlags PCB avgjørende.
2-3.Hva er prosjektbudsjettet?
Andre faktorer å vurdere er produksjonskostnadene for single
og dobbeltlags PCB versus flerlags PCB.Ønsker man et PCB med så høy kapasitet som mulig, vil kostnaden uunngåelig bli relativt høy.
Noen spør om forholdet mellom antall lag i et PCB og prisen.Generelt, jo flere lag et PCB har, jo høyere pris.Dette er fordi det tar lengre tid å designe og produsere et flerlags PCB og derfor koster mer.Diagrammet nedenfor viser gjennomsnittskostnaden for flerlags PCB for tre forskjellige produsenter under følgende forhold:
PCB bestillingsmengde: 100;
PCB-størrelse: 400 mm x 200 mm;
Antall lag: 2, 4, 6, 8, 10.
Diagrammet viser gjennomsnittsprisen på PCB fra tre forskjellige selskaper, ikke inkludert fraktkostnader.Kostnaden for et PCB kan evalueres ved å bruke PCB-tilbudsnettsteder, som lar deg velge forskjellige parametere som ledertype, størrelse, mengde og antall lag.Dette diagrammet gir bare en generell idé om de gjennomsnittlige PCB-prisene fra tre produsenter, og prisene kan variere i henhold til antall lag.Fraktkostnader er ikke inkludert.Effektive kalkulatorer er tilgjengelige på nettet, levert av produsentene selv for å hjelpe kundene med å vurdere kostnadene for deres trykte kretser basert på forskjellige parametere som ledertype, størrelse, mengde, antall lag, isolasjonsmaterialer, tykkelse, etc.
2-4.Hva er den nødvendige leveringstiden for PCB?
Leveringstid refererer til tiden det tar å produsere og levere enkelt/dobbelt/flerlags PCB.Når du skal produsere store mengder PCB, må leveringstid tas i betraktning.Leveringstiden for enkelt-/dobbelt-/flerlags-PCB varierer og avhenger av størrelsen på PCB-området.Selvfølgelig, hvis du er villig til å bruke mer penger, kan leveringstiden bli forkortet.
2-5.Hvilken tetthet og signallag krever PCB?
Antall lag i et PCB avhenger av pin-densiteten og signallagene.For eksempel krever en pin-densitet på 1,0 2 signallag, og etter hvert som pin-densiteten avtar, vil antallet lag som kreves øke.Hvis pinnedensiteten er 0,2 eller mindre, kreves det minst 10 lag med PCB.
3.Fordeler med forskjellige PCB-lag - Enkeltlags/Dobbeltlags/Flerlags.
3-1.Enkeltlags PCB
Konstruksjonen av et enkeltlags PCB er enkel, bestående av et enkelt lag med pressede og sveisede lag av elektrisk ledende materiale.Det første laget dekkes med en kobberkledd plate, og deretter påføres et loddemotstandslag.Diagrammet av et enkeltlags PCB viser vanligvis tre fargede striper for å representere laget og dets to dekklag - grått for selve det dielektriske laget, brunt for den kobberkledde platen og grønt for loddemotstandslaget.
Fordeler:
● Lave produksjonskostnader, spesielt for produksjon av forbrukerelektronikk, som har høyere kostnadseffektivitet.
● Montering av komponenter, boring, lodding og installasjon er relativt enkelt, og produksjonsprosessen er mindre sannsynlig å støte på problemer.
● Økonomisk og egnet for masseproduksjon.
●Ideelt valg for design med lav tetthet.
Applikasjoner:
● Grunnleggende kalkulatorer bruker enkeltlags PCB.
● Radioer, for eksempel lavprisradiovekkerklokker i generelle varebutikker, bruker vanligvis enkeltlags PCB.
● Kaffemaskiner bruker ofte enkeltlags PCB.
● Noen husholdningsapparater bruker enkeltlags PCB.
3-2.Dobbeltlags PCB
Dobbeltlags PCB har to lag kobberbelegg med et isolerende lag mellom.Komponenter er plassert på begge sider av brettet, derfor kalles det også et dobbeltsidig PCB.De produseres ved å koble to lag kobber sammen med et dielektrisk materiale mellom, og hver side av kobberet kan overføre forskjellige elektriske signaler.De er egnet for bruksområder som krever høy hastighet og kompakt emballasje.
Elektriske signaler rutes mellom de to lagene av kobber, og det dielektriske materialet mellom dem bidrar til å forhindre at disse signalene forstyrrer hverandre.Dobbeltlags PCB er det vanligste og mest økonomiske kretskortet å produsere.
Dobbeltlags PCB ligner enkeltlags PCB, men har en invertert speilet nedre halvdel.Ved bruk av dobbeltlags PCB er det dielektriske laget tykkere enn enkeltlags PCB.I tillegg er det kobberbelegg på både topp- og bunnsiden av det dielektriske materialet.Videre er toppen og bunnen av den laminerte platen dekket med et loddemotstandslag.
Diagrammet av et dobbeltlags PCB ser vanligvis ut som en trelags sandwich, med et tykt grått lag i midten som representerer det dielektriske, brune striper på øvre og nedre lag som representerer kobber, og tynne grønne striper på toppen og bunnen som representerer loddemotstandslaget.
Fordeler:
● Fleksibel design gjør den egnet for en rekke enheter.
● Lavkoststruktur som gjør den praktisk for masseproduksjon.
● Enkel design.
● Liten størrelse egnet for diverse utstyr.
Applikasjoner:
Dobbeltlags PCB er egnet for et bredt spekter av enkle og komplekse elektroniske enheter.Eksempler på masseprodusert utstyr som har dobbeltlags PCB inkluderer:
● HVAC-enheter, boligvarme- og kjølesystemer fra ulike merker inkluderer alle dobbeltlags trykte kretskort.
● Forsterkere, dobbeltlags PCB er utstyrt med forsterkerenheter som brukes av mange musikere.
● Skrivere, ulike periferiutstyr for datamaskiner er avhengige av tolags PCB.
3-3.Firelags PCB
Et 4-lags PCB er et trykt kretskort med fire ledende lag: topp, to indre lag og bunn.Begge de indre lagene er kjernen, vanligvis brukt som strøm- eller jordplan, mens de ytre topp- og bunnlagene brukes til å plassere komponenter og ruting av signaler.
De ytre lagene er vanligvis dekket med et loddemotstandslag med synlige puter for å gi plasseringspunkter for tilkobling av overflatemonterte enheter og gjennomhullskomponenter.Gjennomgående hull brukes vanligvis for å gi forbindelser mellom de fire lagene, som er laminert sammen for å danne en plate.
Her er sammenbruddet av disse lagene:
- Lag 1: Bunnlag, vanligvis laget av kobber.Det fungerer som grunnlaget for hele kretskortet, og gir støtte for de andre lagene.
- Lag 2: Kraftlag.Den heter på denne måten fordi den gir ren og stabil strøm til alle komponentene på kretskortet.
- Lag 3: Jordplanlag, tjener som jordkilde for alle komponenter på kretskortet.
- Lag 4: Topplag som brukes til å dirigere signaler og gi tilkoblingspunkter for komponenter.
I en 4-lags PCB-design er 4 kobberspor atskilt med 3 lag med intern dielektrikum og er forseglet øverst og nederst med loddemotstandslag.Vanligvis er designreglene for 4-lags PCB vist med 9 spor og 3 farger - brun for kobber, grå for kjerne og prepreg, og grønn for loddemotstand.
Fordeler:
● Holdbarhet - Firelags PCB er mer robuste enn enkeltlags og tolags plater.
● Kompakt størrelse – Den lille utformingen av firelags PCB-er kan passe til et bredt spekter av enheter.
●Fleksibilitet - Firelags PCB kan fungere i flere typer elektroniske enheter, inkludert enkle og komplekse.
● Sikkerhet - Ved å justere strøm- og jordlagene riktig, kan firelags PCB-er skjerme mot elektromagnetisk interferens.
● Lett - Enheter utstyrt med firelags PCB krever mindre interne ledninger, så de er vanligvis lettere i vekt.
Applikasjoner:
● Satellittsystemer - Flerlags PCB er utstyrt i satellitter i bane.
● Håndholdte enheter - Smarttelefoner og nettbrett er vanligvis utstyrt med firelags PCB.
● Utstyr for romutforskning - Multi-layer printed kretskort gir strøm til utstyr for romutforskning.
3-4.6 lags PCB
Et 6-lags PCB er i hovedsak et 4-lagskort med to ekstra signallag lagt mellom planene.En standard 6-lags PCB-stabel inkluderer 4 rutinglag (to ytre og to indre) og 2 interne plan (ett for jord og ett for strøm).
Å gi 2 interne lag for høyhastighetssignaler og 2 ytre lag for lavhastighetssignaler forsterker EMI (elektromagnetisk interferens) betydelig.EMI er energien til signaler i elektroniske enheter som blir forstyrret av stråling eller induksjon.
Det finnes ulike ordninger for stabling av et 6-lags PCB, men antall strøm-, signal- og jordlag som brukes avhenger av applikasjonskravene.
En standard 6-lags PCB-stabel inkluderer topplag - prepreg - internt grunnlag - kjerne - internt rutinglag - prepreg - internt rutinglag - kjerne - internt kraftlag - prepreg - bunnlag.
Selv om dette er en standardkonfigurasjon, er det kanskje ikke egnet for alle PCB-design, og det kan være nødvendig å omplassere lagene eller ha mer spesifikke lag.Imidlertid må ledningseffektivitet og minimering av krysstale vurderes når de plasseres.
Fordeler:
● Styrke - Sekslags PCB er tykkere enn sine tynnere forgjengere og derfor mer robuste.
● Kompakthet - Plater med seks lag av denne tykkelsen har større tekniske egenskaper og kan bruke mindre bredde.
● Høy kapasitet - Sekslags eller flere PCB gir optimal kraft til elektroniske enheter og reduserer muligheten for krysstale og elektromagnetisk interferens.
Applikasjoner:
● Datamaskiner - 6-lags PCB bidro til å drive den raske utviklingen av personlige datamaskiner, noe som gjorde dem mer kompakte, lettere og raskere.
● Datalagring – Den høye kapasiteten til seks-lags PCB har gjort det stadig mer rikelig med datalagringsenheter det siste tiåret.
● Brannalarmsystemer - Ved å bruke 6 eller flere kretskort blir alarmsystemene mer nøyaktige i det øyeblikket de oppdager reell fare.
Ettersom antall lag i et trykt kretskort øker utover det fjerde og sjette laget, legges flere ledende kobberlag og dielektriske materiallag til stablen.
For eksempel inneholder et åttelags PCB fire plan og fire signalkobberlag - åtte totalt - forbundet med syv rader med dielektrisk materiale.Åttelags stabelen er forseglet med dielektriske loddemaskelag på topp og bunn.I hovedsak er åttelags PCB-stabelen lik den seks-lags, men med et ekstra par kobber og prepreg-kolonne.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Innleggstid: 26. juni 2023
