Inženjeri elektrotehnike se često suočavaju s dilemom određivanja optimalnog broja slojeva za dizajn PCB-a.Da li je bolje koristiti više slojeva ili manje slojeva?Kako donosite odluku o broju slojeva za PCB?
1.Šta znači PCB sloj?
Slojevi PCB-a odnose se na slojeve bakra koji su laminirani sa podlogom.Osim jednoslojnih PCB-a koji imaju samo jedan bakarni sloj, sve PCB-e sa dva ili više slojeva imaju paran broj slojeva.Komponente su zalemljene na krajnji vanjski sloj, dok ostali slojevi služe kao spojevi za ožičenje.Međutim, neki high-end PCB-i će također ugraditi komponente unutar unutrašnjih slojeva.
PCB se koriste za proizvodnju raznih elektronskih uređaja i mašina u različitim industrijama, kao što su potrošačka elektronika, automobilska industrija, telekomunikacije, vazduhoplovstvo, vojska i medicinska
industrije.Broj slojeva i veličina određene ploče određuju snagu i kapacitet PCB-a.Kako se broj slojeva povećava, povećava se i funkcionalnost.
2. Kako odrediti broj slojeva PCB-a?
Prilikom odlučivanja o odgovarajućem broju slojeva za PCB, važno je uzeti u obzir prednosti korištenja više slojeva u odnosu na jednoslojne ili dvostruke.U isto vrijeme, također je potrebno razmotriti prednosti korištenja jednoslojnog dizajna u odnosu na višeslojne dizajne.Ovi faktori se mogu ocijeniti iz sljedećih pet perspektiva:
2-1.Gdje će se koristiti PCB?
Prilikom utvrđivanja specifikacija za PCB ploču, ključno je uzeti u obzir predviđenu mašinu ili opremu u kojoj će se PCB koristiti, kao i specifične zahtjeve ploče za takvu opremu.Ovo uključuje utvrđivanje da li će se PCB ploča koristiti u sofisticiranim i
složene elektronske proizvode, ili u jednostavnije proizvode sa osnovnom funkcionalnošću.
2-2.Koja je radna frekvencija potrebna za PCB?
Pitanje radne frekvencije treba uzeti u obzir prilikom projektovanja PCB-a jer ovaj parametar određuje funkcionalnost i kapacitet PCB-a.Za veću brzinu i operativne mogućnosti, višeslojni PCB-ovi su neophodni.
2-3. Koliki je budžet projekta?
Ostali faktori koje treba uzeti u obzir su proizvodni troškovi jednog komada
i dvoslojne PCB u odnosu na višeslojne PCB.Ako želite PCB što većeg kapaciteta, cijena će neizbježno biti relativno visoka.
Neki ljudi pitaju o odnosu između broja slojeva u PCB-u i njegove cijene.Općenito, što više slojeva PCB ima, to je njegova cijena veća.To je zato što projektiranje i proizvodnja višeslojne PCB-a traje duže i stoga košta više.Grafikon ispod prikazuje prosječnu cijenu višeslojnih PCB-a za tri različita proizvođača pod sljedećim uvjetima:
PCB količina narudžbe: 100;
Veličina PCB-a: 400mm x 200mm;
Broj slojeva: 2, 4, 6, 8, 10.
Grafikon prikazuje prosječnu cijenu PCB-a iz tri različite kompanije, ne uključujući troškove dostave.Trošak PCB-a može se procijeniti korištenjem web stranica za ponude PCB-a, koje vam omogućavaju da odaberete različite parametre kao što su tip provodnika, veličina, količina i broj slojeva.Ovaj grafikon daje samo opštu predstavu o prosječnim cijenama PCB-a od tri proizvođača, a cijene mogu varirati ovisno o broju slojeva.Troškovi dostave nisu uključeni.Učinkoviti kalkulatori dostupni su na mreži, koje obezbjeđuju sami proizvođači kako bi pomogli kupcima da procijene cijenu svojih štampanih kola na osnovu različitih parametara kao što su tip vodiča, veličina, količina, broj slojeva, izolacioni materijali, debljina itd.
2-4.Koje je potrebno vrijeme isporuke za PCB?
Vrijeme isporuke odnosi se na vrijeme potrebno za proizvodnju i isporuku jednoslojnih/dvoslojnih/višeslojnih PCB-a.Kada trebate proizvesti veliku količinu PCB-a, potrebno je uzeti u obzir vrijeme isporuke.Vrijeme isporuke za jednostruke/dvoslojne/višeslojne PCB-e varira i ovisi o veličini površine PCB-a.Naravno, ako ste voljni potrošiti više novca, vrijeme isporuke se može skratiti.
2-5.Koju gustoću i sloj signala zahtijeva PCB?
Broj slojeva u PCB-u zavisi od gustine pinova i slojeva signala.Na primjer, gustoća pinova od 1,0 zahtijeva 2 sloja signala, a kako se gustoća pinova smanjuje, broj potrebnih slojeva će se povećati.Ako je gustina pinova 0,2 ili manja, potrebno je najmanje 10 slojeva PCB-a.
3. Prednosti različitih PCB slojeva - jednoslojni/dvoslojni/višeslojni.
3-1.Jednoslojni PCB
Konstrukcija jednoslojnog PCB-a je jednostavna, sastoji se od jednog sloja presovanih i zavarenih slojeva električno provodljivog materijala.Prvi sloj je prekriven bakrom obloženom pločom, a zatim se nanosi sloj otporan na lemljenje.Dijagram jednoslojnog PCB-a obično prikazuje tri trake u boji koje predstavljaju sloj i njegova dva pokrivna sloja - sivu za sam sloj dielektrika, smeđu za bakarnu ploču i zelenu za sloj otpornog na lemljenje.
Prednosti:
● Niski troškovi proizvodnje, posebno za proizvodnju potrošačke elektronike, koja ima veću isplativost.
● Montaža komponenti, bušenje, lemljenje i instalacija su relativno jednostavni, a manja je vjerovatnoća da će proces proizvodnje naići na probleme.
● Ekonomičan i pogodan za masovnu proizvodnju.
●Idealan izbor za dizajne niske gustine.
Prijave:
● Osnovni kalkulatori koriste jednoslojne PCB.
● Radio aparati, kao što su jeftini radio budilniki u prodavnicama opšte robe, obično koriste jednoslojne PCB.
● Aparati za kafu često koriste jednoslojne PCB-e.
● Neki kućni aparati koriste jednoslojne PCB-e.
3-2.Dvoslojni PCB
Dvoslojni PCB ima dva sloja bakrene ploče sa izolacionim slojem između.Komponente su postavljene na obje strane ploče, zbog čega se naziva i dvostrani PCB.Proizvedeni su spajanjem dva sloja bakra zajedno s dielektričnim materijalom između, a svaka strana bakra može prenositi različite električne signale.Pogodni su za aplikacije koje zahtijevaju veliku brzinu i kompaktno pakovanje.
Električni signali se usmjeravaju između dva sloja bakra, a dielektrični materijal između njih pomaže u sprječavanju međusobnog ometanja ovih signala.Dvoslojna PCB je najčešća i najekonomičnija ploča za proizvodnju.
Dvoslojni PCB-i su slični jednoslojnim PCB-ima, ali imaju obrnutu zrcalu donju polovinu.Kada se koriste dvoslojne PCB, dielektrični sloj je deblji od sloja jednoslojnih PCB-a.Dodatno, na gornjoj i donjoj strani dielektričnog materijala nalazi se bakar.Nadalje, gornji i donji dio laminirane ploče prekriveni su slojem otpornog na lemljenje.
Dijagram dvoslojne PCB obično izgleda kao troslojni sendvič, sa debelim sivim slojem u sredini koji predstavlja dielektrik, smeđim prugama na gornjem i donjem sloju koji predstavljaju bakar i tankim zelenim prugama na vrhu i dnu koji predstavlja sloj otpornosti na lemljenje.
Prednosti:
● Fleksibilan dizajn čini ga pogodnim za razne uređaje.
● Niskobudžetna struktura koja ga čini pogodnim za masovnu proizvodnju.
● Jednostavan dizajn.
● Mala veličina pogodna za različitu opremu.
Prijave:
Dvoslojne štampane ploče su pogodne za širok spektar jednostavnih i složenih elektronskih uređaja.Primjeri masovno proizvedene opreme koja sadrži dvoslojne PCB-ove uključuju:
● HVAC jedinice, sistemi stambenog grijanja i hlađenja različitih marki uključuju dvoslojne štampane ploče.
● Pojačala, dvoslojne štampane ploče su opremljene jedinicama pojačala koje koriste mnogi muzičari.
● Štampači, razne periferne komponente računara oslanjaju se na dvoslojne PCB-ove.
3-3.Četvoroslojni PCB
4-slojna PCB je štampana ploča sa četiri provodna sloja: gornjim, dva unutrašnja sloja i donjim.Oba unutrašnja sloja su jezgra, koja se obično koristi kao napajanje ili uzemljenje, dok se vanjski gornji i donji sloj koriste za postavljanje komponenti i usmjeravanje signala.
Spoljni slojevi su obično prekriveni slojem otpornog na lemljenje sa izloženim jastučićima kako bi se obezbedile tačke postavljanja za povezivanje površinski montiranih uređaja i komponenti kroz rupe.Prolazne rupe se obično koriste da obezbede veze između četiri sloja, koji su laminirani zajedno da formiraju ploču.
Evo podjele ovih slojeva:
- Sloj 1: Donji sloj, obično od bakra.Služi kao temelj cijele ploče, pružajući podršku ostalim slojevima.
- Sloj 2: Sloj snage.Ovako je nazvan jer osigurava čistu i stabilnu snagu za sve komponente na ploči.
- Sloj 3: sloj uzemljenja, koji služi kao izvor uzemljenja za sve komponente na ploči.
- Sloj 4: Gornji sloj koji se koristi za usmjeravanje signala i obezbjeđivanje tačaka povezivanja za komponente.
U 4-slojnom PCB dizajnu, 4 bakrena traga su odvojena sa 3 sloja unutrašnjeg dielektrika i zapečaćeni su na vrhu i dnu slojevima otpornosti na lemljenje.Tipično, pravila dizajna za 4-slojne PCB-e prikazana su korištenjem 9 tragova i 3 boje - smeđa za bakar, siva za jezgro i prepreg i zelena za otpornost na lemljenje.
Prednosti:
● Izdržljivost – Četvoroslojne PCB ploče su robusnije od jednoslojnih i dvoslojnih ploča.
● Kompaktna veličina - Mali dizajn četvoroslojnih štampanih ploča može da stane na širok spektar uređaja.
●Fleksibilnost – četveroslojni PCB mogu raditi u više vrsta elektronskih uređaja, uključujući jednostavne i složene.
● Sigurnost - Pravilnim poravnanjem sloja napajanja i uzemljenja, četveroslojni PCB mogu zaštititi od elektromagnetnih smetnji.
● Lagani – uređaji opremljeni četvoroslojnim štampanim pločama zahtevaju manje unutrašnjeg ožičenja, tako da su obično manje težine.
Prijave:
● Satelitski sistemi - Višeslojni PCB-ovi su opremljeni u satelitima u orbiti.
● Ručni uređaji – pametni telefoni i tableti su obično opremljeni četveroslojnim PCB-ima.
● Oprema za istraživanje svemira – Višeslojne štampane ploče obezbeđuju napajanje opremi za istraživanje svemira.
3-4.6 slojeva PCB
6-slojna PCB je u suštini 4-slojna ploča sa dva dodatna signalna sloja dodana između ravnina.Standardni 6-slojni PCB sklop uključuje 4 sloja za usmjeravanje (dva vanjska i dva unutrašnja) i 2 unutrašnje ravni (jedan za uzemljenje i jedan za napajanje).
Obezbeđivanje 2 unutrašnja sloja za signale velike brzine i 2 spoljna sloja za signale male brzine značajno pojačava EMI (elektromagnetne smetnje).EMI je energija signala unutar elektronskih uređaja koja je poremećena zračenjem ili indukcijom.
Postoje različiti aranžmani za slaganje 6-slojnog PCB-a, ali broj korištenih slojeva napajanja, signala i uzemljenja ovisi o zahtjevima aplikacije.
Standardni 6-slojni PCB paket uključuje gornji sloj - prepreg - unutrašnji sloj temelja - jezgro - unutrašnji sloj za usmeravanje - prepreg - unutrašnji sloj za usmeravanje - jezgro - unutrašnji sloj napajanja - prepreg - donji sloj.
Iako je ovo standardna konfiguracija, možda neće biti prikladna za sve dizajne PCB-a i možda će biti potrebno premjestiti slojeve ili imati specifičnije slojeve.Međutim, efikasnost ožičenja i minimiziranje preslušavanja moraju se uzeti u obzir prilikom njihovog postavljanja.
Prednosti:
● Čvrstoća – Šestoslojni PCB-i su deblji od svojih tanjih prethodnika i stoga robusniji.
● Kompaktnost - Ploče sa šest slojeva ove debljine imaju veće tehničke mogućnosti i mogu potrošiti manju širinu.
● Visok kapacitet – Šestoslojni ili više PCB-a obezbeđuju optimalnu snagu za elektronske uređaje i značajno smanjuju mogućnost preslušavanja i elektromagnetnih smetnji.
Prijave:
● Računari – 6-slojni PCB-i su pomogli u brzom razvoju ličnih računara, čineći ih kompaktnijim, lakšim i bržim.
● Skladištenje podataka – Visok kapacitet šestoslojnih PCB-a učinio je uređaje za skladištenje podataka sve brojnijim tokom protekle decenije.
● Sistemi za dojavu požara - Koristeći 6 ili više ploča, alarmni sistemi postaju precizniji u trenutku otkrivanja stvarne opasnosti.
Kako se broj slojeva u štampanoj ploči povećava izvan četvrtog i šestog sloja, više provodljivih bakarnih slojeva i slojeva dielektričnog materijala se dodaje u naslaga.
Na primjer, osmoslojna PCB sadrži četiri ravnine i četiri sloja signalnog bakra - ukupno osam - povezanih sa sedam redova dielektričnog materijala.Osmoslojni sloj je zapečaćen slojevima dielektrične maske za lemljenje na vrhu i na dnu.U suštini, osmoslojni PCB slagač je sličan šestoslojnom, ali sa dodatnim parom bakra i kolone preprega.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Vrijeme objave: Jun-26-2023
