Elektriske ingeniører står ofte over for dilemmaet med at bestemme det optimale antal lag til et PCB-design.Er det bedre at bruge flere lag eller færre lag?Hvordan træffer man beslutningen om antallet af lag til et printkort?
1. Hvad betyder PCB-lag?
Lagene af et PCB refererer til de kobberlag, der er lamineret med underlaget.Bortset fra enkeltlags PCB'er, der kun har et kobberlag, har alle PCB'er med to eller flere lag et lige antal lag.Komponenterne er loddet på det yderste lag, mens de øvrige lag fungerer som ledningsforbindelser.Nogle high-end PCB'er vil dog også indlejre komponenter i de indre lag.
PCB'er bruges til at fremstille forskellige elektroniske enheder og maskiner i forskellige industrier, såsom forbrugerelektronik, bilindustrien, telekommunikation, rumfart, militær og medicinsk
industrier.Antallet af lag og størrelsen af et specifikt kort bestemmer printkortets effekt og kapacitet.Efterhånden som antallet af lag stiger, stiger funktionaliteten også.
2.Hvordan bestemmer man antallet af PCB-lag?
Når man beslutter sig for det passende antal lag til et PCB, er det vigtigt at overveje fordelene ved at bruge flere lag versus enkelt- eller dobbeltlag.Samtidig er det også nødvendigt at overveje fordelene ved at bruge et enkeltlagsdesign i forhold til dem ved flerlagsdesign.Disse faktorer kan vurderes ud fra følgende fem perspektiver:
2-1.Hvor skal PCB'en bruges?
Når specifikationerne for et printkort skal fastlægges, er det afgørende at overveje den eller de påtænkte maskiner, som printkortet skal bruges i, samt de specifikke krav til printkort til sådant udstyr.Dette inkluderer at identificere, om printkortet vil blive brugt i sofistikerede og
komplekse elektroniske produkter, eller i enklere produkter med grundlæggende funktionalitet.
2-2.Hvilken arbejdsfrekvens er nødvendig for PCB'et?
Spørgsmålet om arbejdsfrekvens skal overvejes, når man designer et printkort, da denne parameter bestemmer printkortets funktionalitet og kapacitet.For højere hastighed og operationelle muligheder er flerlags PCB'er afgørende.
2-3.Hvad er projektets budget?
Andre faktorer, der skal overvejes, er fremstillingsomkostningerne for single
og dobbeltlags PCB versus flerlags PCB.Ønsker man et printkort med så høj en kapacitet som muligt, vil omkostningerne uundgåeligt være relativt høje.
Nogle mennesker spørger om forholdet mellem antallet af lag i et PCB og dets pris.Generelt gælder det, at jo flere lag et PCB har, jo højere er prisen.Det er fordi det tager længere tid at designe og fremstille et flerlags printkort og derfor koster mere.Nedenstående diagram viser de gennemsnitlige omkostninger for flerlags PCB'er for tre forskellige producenter under følgende forhold:
PCB ordremængde: 100;
PCB størrelse: 400 mm x 200 mm;
Antal lag: 2, 4, 6, 8, 10.
Diagrammet viser gennemsnitsprisen på PCB'er fra tre forskellige virksomheder, eksklusive forsendelsesomkostninger.Prisen på et PCB kan evalueres ved hjælp af PCB-tilbudswebsteder, som giver dig mulighed for at vælge forskellige parametre såsom ledertype, størrelse, mængde og antal lag.Dette diagram giver kun en generel idé om de gennemsnitlige PCB-priser fra tre producenter, og priserne kan variere afhængigt af antallet af lag.Forsendelsesomkostninger er ikke inkluderet.Effektive lommeregnere er tilgængelige online, leveret af producenterne selv for at hjælpe kunderne med at vurdere omkostningerne ved deres trykte kredsløb baseret på forskellige parametre såsom ledertype, størrelse, mængde, antal lag, isoleringsmaterialer, tykkelse osv.
2-4.Hvad er den påkrævede leveringstid for printkortet?
Leveringstid refererer til den tid, det tager at fremstille og levere enkelt-/dobbelt-/flerlags PCB'er.Når du skal producere en stor mængde PCB, skal der tages højde for leveringstiden.Leveringstiden for enkelt-/dobbelt-/flerlags-PCB varierer og afhænger af størrelsen af PCB-området.Hvis du er villig til at bruge flere penge, kan leveringstiden selvfølgelig blive forkortet.
2-5.Hvilken tæthed og signallag kræver PCB'en?
Antallet af lag i et PCB afhænger af pindensiteten og signallagene.For eksempel kræver en pindensitet på 1,0 2 signallag, og efterhånden som pindensiteten falder, vil antallet af nødvendige lag stige.Hvis pindensiteten er 0,2 eller mindre, kræves der mindst 10 lag PCB.
3.Fordele ved forskellige PCB-lag - Enkeltlag/dobbeltlag/flerlag.
3-1.Enkeltlags PCB
Konstruktionen af et enkelt-lags PCB er enkel, bestående af et enkelt lag af pressede og svejste lag af elektrisk ledende materiale.Det første lag dækkes med en kobberbeklædt plade, og derefter påføres et loddebestandigt lag.Diagrammet af et enkeltlags PCB viser normalt tre farvede strimler til at repræsentere laget og dets to dæklag - gråt for selve det dielektriske lag, brunt for den kobberbeklædte plade og grønt for det loddebestandige lag.
Fordele:
● Lave produktionsomkostninger, især til produktion af forbrugerelektronik, som har en højere omkostningseffektivitet.
● Samling af komponenter, boring, lodning og installation er relativt enkle, og produktionsprocessen er mindre tilbøjelig til at støde på problemer.
● Økonomisk og velegnet til masseproduktion.
●Ideelt valg til design med lav tæthed.
Ansøgninger:
● Grundlæggende regnemaskiner bruger enkeltlags PCB'er.
● Radioer, som f.eks. billige radiovækkeure i almindelige varebutikker, bruger typisk enkeltlags PCB'er.
● Kaffemaskiner bruger ofte enkeltlags PCB.
● Nogle husholdningsapparater bruger enkeltlags PCB'er.
3-2.Dobbelt-lags PCB
Dobbeltlags PCB har to lag kobberbelægning med et isolerende lag imellem.Komponenter placeres på begge sider af pladen, hvorfor det også kaldes et dobbeltsidet printkort.De fremstilles ved at forbinde to lag kobber sammen med et dielektrisk materiale imellem, og hver side af kobberet kan transmittere forskellige elektriske signaler.De er velegnede til applikationer, der kræver høj hastighed og kompakt emballering.
Elektriske signaler dirigeres mellem de to lag af kobber, og det dielektriske materiale mellem dem hjælper med at forhindre disse signaler i at interferere med hinanden.Dobbelt-lags PCB er det mest almindelige og økonomiske printkort at fremstille.
Dobbeltlags PCB'er ligner enkeltlags PCB'er, men har en omvendt spejlet nederste halvdel.Når du bruger dobbeltlags PCB'er, er det dielektriske lag tykkere end enkeltlags PCB'er.Derudover er der kobberbelægning på både over- og undersiden af det dielektriske materiale.Ydermere er toppen og bunden af den laminerede plade dækket med et lodderesistlag.
Diagrammet af et dobbeltlags PCB ligner normalt en trelags sandwich, med et tykt gråt lag i midten, der repræsenterer det dielektriske, brune striber på de øvre og nedre lag, der repræsenterer kobberet, og tynde grønne striber på toppen og bunden repræsenterer lodderesistlaget.
Fordele:
● Fleksibelt design gør det velegnet til en række forskellige enheder.
● Lavprisstruktur, som gør den praktisk til masseproduktion.
● Enkelt design.
● Lille størrelse velegnet til forskelligt udstyr.
Ansøgninger:
Dobbeltlags printkort er velegnede til en lang række simple og komplekse elektroniske enheder.Eksempler på masseproduceret udstyr, der har dobbeltlags PCB'er, omfatter:
● HVAC-enheder, boligvarme- og kølesystemer fra forskellige mærker inkluderer alle dobbeltlags printkort.
● Forstærkere, dobbeltlags printkort er udstyret med forstærkerenheder, der bruges af mange musikere.
● Printere, forskellige computerudstyr er afhængige af dobbeltlags PCB'er.
3-3.Fire-lags PCB
Et 4-lags printkort er et printkort med fire ledende lag: top, to indvendige lag og bund.Begge indre lag er kernen, der typisk bruges som strøm- eller jordplan, mens de ydre top- og bundlag bruges til at placere komponenter og dirigere signaler.
De ydre lag er sædvanligvis dækket med et lodderesistlag med blotlagte puder for at give placeringspunkter til tilslutning af overflademonterede enheder og gennemgående hullerskomponenter.Gennemgående huller bruges typisk til at skabe forbindelser mellem de fire lag, som er lamineret sammen for at danne et bræt.
Her er opdelingen af disse lag:
- Lag 1: Bundlag, normalt lavet af kobber.Det tjener som fundamentet for hele printpladen og giver støtte til de andre lag.
- Lag 2: Power-lag.Det er navngivet på denne måde, fordi det giver ren og stabil strøm til alle komponenter på printkortet.
- Lag 3: Jordplanlag, der tjener som jordkilde for alle komponenter på printkortet.
- Lag 4: Øverste lag bruges til at dirigere signaler og tilvejebringe forbindelsespunkter til komponenter.
I et 4-lags PCB-design er 4 kobberspor adskilt af 3 lag internt dielektrikum og er forseglet i top og bund med lodderesistlag.Typisk er designreglerne for 4-lags PCB'er vist ved hjælp af 9 spor og 3 farver - brun for kobber, grå for kerne og prepreg og grøn for lodderesist.
Fordele:
● Holdbarhed - Firelags printkort er mere robuste end enkeltlags- og dobbeltlagsplader.
● Kompakt størrelse - Det lille design af firelags printkort kan passe til en lang række enheder.
●Fleksibilitet - Firelags PCB'er kan fungere i flere typer elektroniske enheder, inklusive enkle og komplekse.
● Sikkerhed - Ved at justere strøm- og jordlaget korrekt kan firelags PCB'er skærme mod elektromagnetisk interferens.
● Letvægts - Enheder udstyret med firelags printkort kræver mindre interne ledninger, så de er typisk lettere i vægt.
Ansøgninger:
● Satellitsystemer - Flerlags PCB'er er udstyret i kredsende satellitter.
● Håndholdte enheder - Smartphones og tablets er typisk udstyret med fire-lags PCB'er.
● Rumudforskningsudstyr - Multi-lag printede kredsløb giver strøm til rumudforskningsudstyr.
3-4.6 lags pcb
Et 6-lags printkort er i det væsentlige et 4-lagskort med to ekstra signallag tilføjet mellem planerne.En standard 6-lags PCB-stackup inkluderer 4 routinglag (to ydre og to indre) og 2 interne planer (et til jord og et til strøm).
Tilvejebringelse af 2 interne lag til højhastighedssignaler og 2 ydre lag til lavhastighedssignaler forstærker betydeligt EMI (elektromagnetisk interferens).EMI er energien fra signaler i elektroniske enheder, der forstyrres af stråling eller induktion.
Der er forskellige arrangementer til stablen af et 6-lags PCB, men antallet af anvendte strøm-, signal- og jordlag afhænger af applikationskravene.
En standard 6-lags PCB stackup inkluderer toplag - prepreg - internt jordlag - kerne - internt routinglag - prepreg - internt routinglag - kerne - internt strømlag - prepreg - bundlag.
Selvom dette er en standardkonfiguration, er den muligvis ikke egnet til alle PCB-designs, og det kan være nødvendigt at omplacere lagene eller have mere specifikke lag.Ledningseffektivitet og minimering af krydstale skal dog overvejes, når de placeres.
Fordele:
● Styrke - Sekslags PCB'er er tykkere end deres tyndere forgængere og derfor mere robuste.
● Kompakthed - Plader med seks lag af denne tykkelse har større tekniske egenskaber og kan forbruge mindre bredde.
● Høj kapacitet - Sekslags eller flere PCB'er giver optimal strøm til elektroniske enheder og reducerer i høj grad muligheden for krydstale og elektromagnetisk interferens.
Ansøgninger:
● Computere - 6-lags PCB'er var med til at drive den hurtige udvikling af personlige computere, hvilket gjorde dem mere kompakte, lettere og hurtigere.
● Datalagring - Den høje kapacitet af seks-lags PCB'er har gjort datalagringsenheder mere og mere udbredte i løbet af det sidste årti.
● Brandalarmsystemer - Ved at bruge 6 eller flere printkort bliver alarmsystemer mere præcise i det øjeblik, de opdager en reel fare.
Efterhånden som antallet af lag i et printkort stiger ud over det fjerde og sjette lag, tilføjes flere ledende kobberlag og dielektriske materialelag til stablen.
For eksempel indeholder et otte-lags PCB fire planer og fire signalkobberlag - otte i alt - forbundet med syv rækker dielektrisk materiale.Den otte-lags stackup er forseglet med dielektriske loddemaskelag på top og bund.I det væsentlige ligner den otte-lags PCB-stackup den seks-lags, men med et ekstra par kobber og prepreg kolonne.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Indlægstid: 26-jun-2023
