Elektrotechnici často čelí dilematu, jak určit optimální počet vrstev pro návrh DPS.Je lepší použít více vrstev nebo méně vrstev?Jak se rozhodujete o počtu vrstev pro PCB?
1.Co znamená vrstva PCB?
Vrstvy PCB se týkají měděných vrstev, které jsou laminovány se substrátem.Kromě jednovrstvých DPS, které mají pouze jednu měděnou vrstvu, mají všechny DPS se dvěma nebo více vrstvami sudý počet vrstev.Součástky jsou připájeny na vnější vrstvu, zatímco ostatní vrstvy slouží jako kabelové spoje.Některé špičkové desky plošných spojů však také zabudují součástky do vnitřních vrstev.
PCB se používají k výrobě různých elektronických zařízení a strojů v různých průmyslových odvětvích, jako je spotřební elektronika, automobilový průmysl, telekomunikace, letectví, vojenství a lékařství.
průmyslová odvětví.Počet vrstev a velikost konkrétní desky určuje výkon a kapacitu DPS.S rostoucím počtem vrstev roste i funkčnost.
2.Jak určit počet vrstev PCB?
Při rozhodování o vhodném počtu vrstev pro PCB je důležité zvážit výhody použití více vrstev oproti jedné nebo dvou vrstvách.Současně je také nutné zvážit výhody použití jednovrstvého provedení oproti vícevrstvým provedením.Tyto faktory lze hodnotit z následujících pěti hledisek:
2-1.Kde se bude PCB používat?
Při určování specifikací pro desku plošných spojů je zásadní vzít v úvahu zamýšlený stroj nebo zařízení, ve kterém bude deska plošných spojů použita, a také specifické požadavky na desku plošných spojů pro takové zařízení.To zahrnuje identifikaci, zda bude deska PCB použita v sofistikovaných a
komplexní elektronické produkty, nebo v jednodušších produktech se základní funkčností.
2-2.Jaká pracovní frekvence je potřeba pro PCB?
Otázku pracovní frekvence je třeba zvážit při návrhu DPS, protože tento parametr určuje funkčnost a kapacitu DPS.Pro vyšší rychlost a provozní schopnosti jsou nezbytné vícevrstvé desky plošných spojů.
2-3. Jaký je rozpočet projektu?
Dalšími faktory, které je třeba vzít v úvahu, jsou výrobní náklady na jeden
a dvouvrstvé PCB versus vícevrstvé PCB.Pokud chcete PCB s co nejvyšší kapacitou, cena bude nevyhnutelně poměrně vysoká.
Někteří lidé se ptají na vztah mezi počtem vrstev v DPS a její cenou.Obecně platí, že čím více vrstev má DPS, tím vyšší je její cena.Je to proto, že návrh a výroba vícevrstvé desky plošných spojů trvá déle, a proto stojí více.Níže uvedený graf ukazuje průměrné náklady na vícevrstvé PCB pro tři různé výrobce za následujících podmínek:
objednací množství PCB: 100;
Velikost PCB: 400 mm x 200 mm;
Počet vrstev: 2, 4, 6, 8, 10.
Graf zobrazuje průměrnou cenu PCB od tří různých společností, bez nákladů na dopravu.Náklady na DPS lze vyhodnotit pomocí webových stránek s nabídkami DPS, které vám umožňují vybrat různé parametry, jako je typ vodiče, velikost, množství a počet vrstev.Tento graf poskytuje pouze obecnou představu o průměrných cenách DPS od tří výrobců a ceny se mohou lišit podle počtu vrstev.Náklady na dopravu nejsou zahrnuty.Efektivní kalkulačky jsou k dispozici online, které poskytují samotní výrobci, aby zákazníkům pomohli vyhodnotit náklady na jejich tištěné spoje na základě různých parametrů, jako je typ vodiče, velikost, množství, počet vrstev, izolační materiály, tloušťka atd.
2-4.Jaká je požadovaná dodací lhůta pro PCB?
Dodací lhůta se vztahuje k době potřebné k výrobě a dodání jedno/dvou/vícevrstvých desek plošných spojů.Když potřebujete vyrobit velké množství PCB, je třeba vzít v úvahu dodací lhůtu.Dodací lhůta pro jedno/dvou/vícevrstvé DPS se liší a závisí na velikosti plochy DPS.Samozřejmě, pokud jste ochotni utratit více peněz, může se dodací lhůta zkrátit.
2-5.Jakou hustotu a signálovou vrstvu PCB vyžaduje?
Počet vrstev v PCB závisí na hustotě pinů a signálových vrstvách.Například hustota pinů 1,0 vyžaduje 2 vrstvy signálu a jak se hustota pinů snižuje, počet požadovaných vrstev se zvyšuje.Pokud je hustota kolíků 0,2 nebo méně, je zapotřebí alespoň 10 vrstev PCB.
3. Výhody různých vrstev DPS - Jednovrstvá/Dvouvrstvá/Vícevrstvá.
3-1.Jednovrstvé PCB
Konstrukce jednovrstvé DPS je jednoduchá, skládá se z jedné vrstvy lisovaných a svařovaných vrstev elektricky vodivého materiálu.První vrstva je pokryta mědí plátovanou deskou a poté je aplikována vrstva odolná proti pájce.Schéma jednovrstvé desky plošných spojů obvykle zobrazuje tři barevné proužky, které znázorňují vrstvu a její dvě krycí vrstvy – šedý pro samotnou dielektrickou vrstvu, hnědý pro poměděnou desku a zelený pro vrstvu pájecího odporu.
výhody:
● Nízké výrobní náklady, zejména na výrobu spotřební elektroniky, která má vyšší nákladovou efektivitu.
● Montáž součástí, vrtání, pájení a instalace jsou relativně jednoduché a ve výrobním procesu je méně pravděpodobné, že narazí na problémy.
● Ekonomické a vhodné pro hromadnou výrobu.
●Ideální volba pro návrhy s nízkou hustotou.
Aplikace:
● Základní kalkulačky používají jednovrstvé desky plošných spojů.
● Rádia, jako jsou levné radiobudíky v obchodech se smíšeným zbožím, obvykle používají jednovrstvé desky plošných spojů.
● Kávovary často používají jednovrstvé PCB.
● Některé domácí spotřebiče používají jednovrstvé PCB.
3-2.Dvouvrstvá PCB
Dvouvrstvá deska plošných spojů má dvě vrstvy mědi s izolační vrstvou mezi nimi.Součástky jsou umístěny na obou stranách desky, proto se jí také říká oboustranná DPS.Vyrábějí se spojením dvou vrstev mědi spolu s dielektrickým materiálem mezi nimi a každá strana mědi může přenášet různé elektrické signály.Jsou vhodné pro aplikace, které vyžadují vysokou rychlost a kompaktní balení.
Elektrické signály jsou vedeny mezi dvěma vrstvami mědi a dielektrický materiál mezi nimi pomáhá zabránit vzájemnému rušení těchto signálů.Dvouvrstvá deska plošných spojů je nejběžnější a nejekonomičtější deska s plošnými spoji na výrobu.
Dvouvrstvé DPS jsou podobné jednovrstvým DPS, ale mají obrácenou zrcadlenou spodní polovinu.Při použití dvouvrstvých DPS je dielektrická vrstva silnější než u jednovrstvých DPS.Kromě toho je na horní i spodní straně dielektrického materiálu pokovení mědí.Kromě toho jsou horní a spodní strana laminované desky pokryty vrstvou pájecího odporu.
Schéma dvouvrstvé desky plošných spojů obvykle vypadá jako třívrstvý sendvič se silnou šedou vrstvou uprostřed představující dielektrikum, hnědými pruhy na horní a spodní vrstvě představující měď a tenkými zelenými pruhy na horní a spodní straně. představující vrstvu pájecího odporu.
výhody:
● Díky flexibilnímu designu je vhodný pro různá zařízení.
● Nízkonákladová struktura, která je vhodná pro hromadnou výrobu.
● Jednoduchý design.
● Malá velikost vhodná pro různé vybavení.
Aplikace:
Dvouvrstvé desky plošných spojů jsou vhodné pro širokou škálu jednoduchých i složitých elektronických zařízení.Příklady sériově vyráběných zařízení, která obsahují dvouvrstvé PCB, zahrnují:
● Jednotky HVAC, obytné systémy vytápění a chlazení různých značek zahrnují dvouvrstvé desky plošných spojů.
● Zesilovače, dvouvrstvé desky plošných spojů jsou vybaveny zesilovacími jednotkami, které používá mnoho hudebníků.
● Tiskárny, různé počítačové periferie spoléhají na dvouvrstvé desky plošných spojů.
3-3.Čtyřvrstvá PCB
4vrstvá deska plošných spojů je deska s plošnými spoji se čtyřmi vodivými vrstvami: horní, dvě vnitřní vrstvy a spodní.Obě vnitřní vrstvy jsou jádrem, které se obvykle používá jako napájecí nebo zemnící plocha, zatímco vnější horní a spodní vrstva se používají pro umístění součástí a směrování signálů.
Vnější vrstvy jsou obvykle pokryty vrstvou pájecího odporu s odkrytými podložkami, aby se zajistilo umístění bodů pro připojení povrchově namontovaných zařízení a součástí s průchozími otvory.Průchozí otvory se obvykle používají k zajištění spojení mezi čtyřmi vrstvami, které jsou laminovány dohromady a tvoří desku.
Zde je rozdělení těchto vrstev:
- Vrstva 1: Spodní vrstva, obvykle vyrobena z mědi.Slouží jako základ celé obvodové desky a poskytuje podporu pro ostatní vrstvy.
- Vrstva 2: Vrstva napájení.Jmenuje se tak, protože poskytuje čisté a stabilní napájení všem součástem na desce plošných spojů.
- Vrstva 3: Vrstva zemnící roviny, sloužící jako zemnící zdroj pro všechny součásti na desce plošných spojů.
- Vrstva 4: Horní vrstva používaná pro směrování signálů a poskytování spojovacích bodů pro komponenty.
Ve 4vrstvém provedení PCB jsou 4 stopy mědi odděleny 3 vrstvami vnitřního dielektrika a jsou utěsněny nahoře a dole vrstvami pájecího odporu.Obvykle jsou pravidla návrhu pro 4vrstvé desky plošných spojů zobrazena pomocí 9 tras a 3 barev – hnědá pro měď, šedá pro jádro a prepreg a zelená pro pájecí odpor.
výhody:
● Odolnost – Čtyřvrstvé desky plošných spojů jsou robustnější než jednovrstvé a dvouvrstvé desky.
● Kompaktní velikost – Malý design čtyřvrstvých desek plošných spojů se vejde pro širokou škálu zařízení.
●Flexibilita – Čtyřvrstvé desky plošných spojů mohou pracovat v různých typech elektronických zařízení, včetně jednoduchých a složitých.
● Bezpečnost – Správným vyrovnáním napájecí a zemní vrstvy mohou čtyřvrstvé desky plošných spojů stínit proti elektromagnetickému rušení.
● Nízká hmotnost – Zařízení vybavená čtyřvrstvými deskami s plošnými spoji vyžadují méně vnitřní kabeláže, takže jsou obvykle lehčí.
Aplikace:
● Satelitní systémy – Vícevrstvé desky plošných spojů jsou osazeny v satelitech na oběžné dráze.
● Ruční zařízení – Smartphony a tablety jsou obvykle vybaveny čtyřvrstvými deskami s plošnými spoji.
● Zařízení pro průzkum vesmíru – Vícevrstvé desky s plošnými spoji poskytují energii zařízení pro průzkum vesmíru.
3-4.6 vrstev PCB
6-vrstvá PCB je v podstatě 4-vrstvá deska se dvěma dalšími signálovými vrstvami přidanými mezi roviny.Standardní 6vrstvý stackup PCB obsahuje 4 vrstvy směrování (dvě vnější a dvě vnitřní) a 2 vnitřní roviny (jedna pro zem a jedna pro napájení).
Poskytnutí 2 vnitřních vrstev pro vysokorychlostní signály a 2 vnějších vrstev pro signály s nízkou rychlostí výrazně zesiluje EMI (elektromagnetické rušení).EMI je energie signálů v elektronických zařízeních rušených zářením nebo indukcí.
Existují různá uspořádání pro stohování 6vrstvé desky plošných spojů, ale počet použitých napájecích, signálních a zemních vrstev závisí na požadavcích aplikace.
Standardní 6vrstvý stackup PCB zahrnuje vrchní vrstvu - prepreg - vnitřní zemní vrstvu - jádro - vnitřní směrovací vrstvu - prepreg - vnitřní směrovací vrstvu - jádro - vnitřní napájecí vrstvu - prepreg - spodní vrstvu.
Přestože se jedná o standardní konfiguraci, nemusí být vhodná pro všechny návrhy DPS a může být nutné přemístit vrstvy nebo mít specifičtější vrstvy.Při jejich umístění je však třeba zvážit účinnost kabeláže a minimalizaci přeslechů.
výhody:
● Síla – Šestivrstvé desky plošných spojů jsou tlustší než jejich tenčí předchůdci, a proto jsou robustnější.
● Kompaktnost – Desky se šesti vrstvami této tloušťky mají větší technické možnosti a mohou spotřebovat menší šířku.
● Vysoká kapacita – Šestivrstvé nebo více desek plošných spojů poskytují optimální výkon pro elektronická zařízení a výrazně snižují možnost přeslechů a elektromagnetického rušení.
Aplikace:
● Počítače – 6vrstvé desky plošných spojů pomohly řídit rychlý vývoj osobních počítačů, díky nimž byly kompaktnější, lehčí a rychlejší.
● Úložiště dat – Vysoká kapacita šestivrstvých desek plošných spojů způsobila, že zařízení pro ukládání dat je v posledním desetiletí stále hojnější.
● Systémy požární signalizace – Použitím 6 nebo více desek plošných spojů se poplašné systémy stávají přesnějšími v okamžiku detekce skutečného nebezpečí.
Jak se počet vrstev na desce s plošnými spoji zvyšuje za čtvrtou a šestou vrstvu, přidávají se do vrstvení více vodivé měděné vrstvy a vrstvy dielektrického materiálu.
Například osmivrstvá deska plošných spojů obsahuje čtyři roviny a čtyři vrstvy signální mědi – celkem osm – spojené sedmi řadami dielektrického materiálu.Osmivrstvá sestava je utěsněna vrstvami dielektrické pájecí masky nahoře a dole.Osmivrstvý stackup PCB je v podstatě podobný šestivrstvému, ale s přidanou dvojicí měděné a prepregové kolony.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Čas odeslání: 26. června 2023
