Инженеры-электрики часто сталкиваются с дилеммой определения оптимального количества слоев для конструкции печатной платы.Лучше использовать больше слоев или меньше слоев?Как вы принимаете решение о количестве слоев печатной платы?
1. Что означает слой печатной платы?
Слои печатной платы относятся к медным слоям, ламинированным с подложкой.За исключением однослойных печатных плат, которые имеют только один медный слой, все печатные платы с двумя или более слоями имеют четное количество слоев.Компоненты припаяны к внешнему слою, а остальные слои служат проводными соединениями.Однако некоторые высококачественные печатные платы также содержат компоненты во внутренних слоях.
ПХД используются для производства различных электронных устройств и машин в различных отраслях промышленности, таких как бытовая электроника, автомобилестроение, телекоммуникации, аэрокосмическая, военная и медицинская промышленность.
отрасли.Количество слоев и размер конкретной платы определяют мощность и емкость печатной платы.По мере увеличения количества слоев увеличивается и функциональность.
2. Как определить количество слоев печатной платы?
При выборе подходящего количества слоев для печатной платы важно учитывать преимущества использования нескольких слоев по сравнению с одним или двумя слоями.В то же время необходимо также учитывать преимущества использования однослойной конструкции по сравнению с многослойной.Эти факторы можно оценить с пяти точек зрения:
2-1.Где будет использоваться печатная плата?
При определении спецификаций печатной платы крайне важно учитывать предполагаемую машину или оборудование, в котором будет использоваться печатная плата, а также конкретные требования к печатной плате для такого оборудования.Это включает в себя определение того, будет ли печатная плата использоваться в сложных и
сложные электронные продукты или более простые продукты с базовой функциональностью.
2-2.Какая рабочая частота нужна для печатной платы?
Вопрос рабочей частоты необходимо учитывать при проектировании печатной платы, так как этот параметр определяет функциональность и мощность печатной платы.Для более высокой скорости и рабочих возможностей необходимы многослойные печатные платы.
2-3.Каков бюджет проекта?
Другими факторами, которые следует учитывать, являются затраты на производство отдельных
и двухслойные печатные платы по сравнению с многослойными печатными платами.Если вам нужна печатная плата с максимально возможной емкостью, стоимость неизбежно будет относительно высокой.
Некоторые люди спрашивают о связи между количеством слоев в печатной плате и ее ценой.Как правило, чем больше слоев на печатной плате, тем выше ее цена.Это связано с тем, что проектирование и изготовление многослойной печатной платы занимает больше времени и, следовательно, стоит дороже.На приведенной ниже диаграмме показана средняя стоимость многослойных печатных плат трех разных производителей при следующих условиях:
Количество заказа на печатную плату: 100;
Размер печатной платы: 400 мм x 200 мм;
Количество слоев: 2, 4, 6, 8, 10.
На диаграмме показаны средние цены на печатные платы от трех разных компаний без учета стоимости доставки.Стоимость печатной платы можно оценить с помощью веб-сайтов с котировками печатных плат, которые позволяют выбирать различные параметры, такие как тип проводника, размер, количество и количество слоев.Эта диаграмма дает только общее представление о средних ценах на печатные платы от трех производителей, и цены могут варьироваться в зависимости от количества слоев.Стоимость доставки не включена.Эффективные калькуляторы доступны в Интернете, предоставленные самими производителями, чтобы помочь клиентам оценить стоимость своих печатных схем на основе различных параметров, таких как тип проводника, размер, количество, количество слоев, изоляционные материалы, толщина и т. д.
2-4.Каков требуемый срок поставки печатной платы?
Срок поставки означает время, необходимое для изготовления и доставки одно-, двух- и многослойных печатных плат.Когда вам нужно произвести большое количество печатных плат, необходимо учитывать время доставки.Срок поставки однослойных/двойных/многослойных печатных плат варьируется и зависит от размера площади печатной платы.Конечно, если вы готовы потратить больше денег, время доставки может быть сокращено.
2-5.Какой плотности и сигнального слоя требует печатная плата?
Количество слоев в печатной плате зависит от плотности выводов и сигнальных слоев.Например, для плотности выводов 1,0 требуется 2 сигнальных слоя, а по мере уменьшения плотности выводов количество требуемых слоев будет увеличиваться.Если плотность выводов составляет 0,2 или меньше, требуется не менее 10 слоев печатной платы.
3. Преимущества различных слоев печатной платы - однослойные/двухслойные/многослойные.
3-1.Однослойная печатная плата
Конструкция однослойной печатной платы проста, состоит из одного слоя прессованных и сваренных слоев электропроводящего материала.Первый слой покрывается омедненной пластиной, а затем наносится слой припоя.На схеме однослойной печатной платы обычно показаны три цветные полосы, представляющие слой и два его покрывающих слоя: серый для самого диэлектрического слоя, коричневый для пластины с медным покрытием и зеленый для слоя сопротивления припою.
Преимущества:
● Низкая стоимость производства, особенно для производства бытовой электроники, которая имеет более высокую экономическую эффективность.
● Сборка компонентов, сверление, пайка и установка относительно просты, а производственный процесс с меньшей вероятностью столкнется с проблемами.
● Экономичен и подходит для массового производства.
●Идеальный выбор для конструкций с низкой плотностью.
Приложения:
● Базовые калькуляторы используют однослойные печатные платы.
● В радиоприемниках, таких как недорогие радиобудильники в магазинах товаров широкого потребления, обычно используются однослойные печатные платы.
● Кофемашины часто используют однослойные печатные платы.
● В некоторых бытовых приборах используются однослойные печатные платы.
3-2.Двухслойная печатная плата
Двухслойная печатная плата имеет два слоя медного покрытия с изолирующим слоем между ними.Компоненты размещены на обеих сторонах платы, из-за чего ее еще называют двусторонней печатной платой.Они изготавливаются путем соединения двух слоев меди вместе с диэлектрическим материалом между ними, и каждая сторона меди может передавать разные электрические сигналы.Они подходят для приложений, требующих высокой скорости и компактной упаковки.
Электрические сигналы направляются между двумя слоями меди, а диэлектрический материал между ними помогает предотвратить интерференцию этих сигналов друг с другом.Двухслойная печатная плата является наиболее распространенной и экономичной в производстве печатной платой.
Двухслойные печатные платы аналогичны однослойным печатным платам, но имеют перевернутую зеркальную нижнюю половину.При использовании двухслойных печатных плат диэлектрический слой толще, чем у однослойных печатных плат.Кроме того, на верхней и нижней сторонах диэлектрического материала имеется медное покрытие.Кроме того, верх и низ ламинированной платы покрыты слоем резиста припоя.
Диаграмма двухслойной печатной платы обычно выглядит как трехслойный сэндвич с толстым серым слоем в середине, представляющим диэлектрик, коричневыми полосами на верхнем и нижнем слоях, представляющими медь, и тонкими зелеными полосами сверху и снизу. представляет собой слой сопротивления припоя.
Преимущества:
● Гибкий дизайн делает его пригодным для различных устройств.
● Низкая стоимость конструкции, что делает ее удобной для массового производства.
● Простой дизайн.
● Небольшой размер подходит для различного оборудования.
Приложения:
Двухслойные печатные платы подходят для широкого спектра простых и сложных электронных устройств.Примеры серийно выпускаемого оборудования с двухслойными печатными платами включают:
● Блоки HVAC, бытовые системы отопления и охлаждения различных марок включают двухслойные печатные платы.
● Усилители, двухслойные печатные платы оснащены усилителями, которыми пользуются многие музыканты.
● Принтеры, различные компьютерные периферийные устройства основаны на двухслойных печатных платах.
3-3.Четырехслойная печатная плата
Четырехслойная печатная плата представляет собой печатную плату с четырьмя проводящими слоями: верхним, двумя внутренними и нижним.Оба внутренних слоя являются ядром, обычно используемым в качестве плоскости питания или заземления, а внешние верхний и нижний слои используются для размещения компонентов и маршрутизации сигналов.
Внешние слои обычно покрыты слоем резиста припоя с открытыми контактными площадками, чтобы обеспечить точки размещения для подключения устройств поверхностного монтажа и компонентов сквозных отверстий.Сквозные отверстия обычно используются для обеспечения соединения между четырьмя слоями, которые ламинируются вместе, образуя плату.
Вот разбивка этих слоев:
- Слой 1: Нижний слой, обычно сделанный из меди.Он служит основой всей печатной платы, обеспечивая поддержку других слоев.
- Уровень 2: уровень питания.Он назван так потому, что обеспечивает чистое и стабильное питание всех компонентов на печатной плате.
- Уровень 3: слой заземления, служащий источником заземления для всех компонентов на печатной плате.
- Уровень 4: Верхний уровень, используемый для маршрутизации сигналов и предоставления точек подключения для компонентов.
В 4-слойной печатной плате 4 медные дорожки разделены 3 слоями внутреннего диэлектрика и герметизированы сверху и снизу слоями припоя.Как правило, правила проектирования для 4-слойных печатных плат показаны с использованием 9 дорожек и 3 цветов: коричневого для меди, серого для сердечника и препрега и зеленого для резиста припоя.
Преимущества:
● Долговечность. Четырехслойные печатные платы более надежны, чем однослойные и двухслойные платы.
● Компактный размер. Небольшие размеры четырехслойных печатных плат подходят для широкого спектра устройств.
●Гибкость. Четырехслойные печатные платы могут работать с различными типами электронных устройств, включая простые и сложные.
● Безопасность. Благодаря правильному выравниванию слоев питания и заземления четырехслойные печатные платы могут защитить от электромагнитных помех.
● Малый вес. Устройства, оснащенные четырехслойными печатными платами, требуют меньше внутренней проводки, поэтому они обычно легче по весу.
Приложения:
● Спутниковые системы. На орбитальных спутниках установлены многослойные печатные платы.
● Портативные устройства. Смартфоны и планшеты обычно оснащены четырехслойными печатными платами.
● Оборудование для исследования космоса. Многослойные печатные платы обеспечивают питание оборудования для исследования космоса.
3-4.6 слоев печатной платы
6-слойная печатная плата — это, по сути, 4-слойная плата с двумя дополнительными сигнальными слоями, добавленными между плоскостями.Стандартный 6-слойный стек печатной платы включает 4 слоя маршрутизации (два внешних и два внутренних) и 2 внутренних слоя (один для земли и один для питания).
Наличие 2 внутренних слоев для высокоскоростных сигналов и 2 внешних слоев для низкоскоростных сигналов значительно усиливает электромагнитные помехи.Электромагнитные помехи — это энергия сигналов в электронных устройствах, нарушаемая излучением или индукцией.
Существуют различные схемы компоновки 6-слойной печатной платы, но количество используемых слоев питания, сигнала и земли зависит от требований приложения.
Стандартный 6-слойный стек печатной платы включает верхний слой — препрег — внутренний заземляющий слой — сердцевину — внутренний слой маршрутизации — препрег — внутренний слой маршрутизации — сердцевину — внутренний силовой слой — препрег — нижний слой.
Хотя это стандартная конфигурация, она может не подходить для всех конструкций печатных плат, и может потребоваться изменить расположение слоев или создать более конкретные слои.Однако при их размещении необходимо учитывать эффективность проводки и минимизацию перекрестных помех.
Преимущества:
● Прочность. Шестислойные печатные платы толще своих более тонких предшественников и, следовательно, более прочны.
● Компактность — плиты с шестью слоями такой толщины обладают большими техническими возможностями и могут потреблять меньшую ширину.
● Высокая емкость — шестислойные или более печатные платы обеспечивают оптимальное питание для электронных устройств и значительно снижают вероятность перекрестных и электромагнитных помех.
Приложения:
● Компьютеры. Шестислойные печатные платы способствовали быстрому развитию персональных компьютеров, сделав их более компактными, легкими и быстрыми.
● Хранение данных. Высокая емкость шестислойных печатных плат привела к тому, что за последнее десятилетие устройства для хранения данных стали широко распространены.
● Системы пожарной сигнализации. Используя 6 и более печатных плат, системы сигнализации становятся более точными в момент обнаружения реальной опасности.
По мере того, как количество слоев на печатной плате увеличивается за пределы четвертого и шестого слоев, в стопку добавляются дополнительные слои проводящей меди и слои диэлектрического материала.
Например, восьмислойная печатная плата содержит четыре плоскости и четыре сигнальных медных слоя — всего восемь — соединенных семью рядами диэлектрического материала.Восьмислойный стек герметизирован слоями диэлектрической паяльной маски сверху и снизу.По сути, восьмислойная печатная плата похожа на шестислойную, но с добавленной парой медных и препреговых столбцов.
Шэньчжэнь ANKE PCB Co., LTD.
2023-6-17
Время публикации: 26 июня 2023 г.
