Elektrotechnici staan vaak voor het dilemma om het optimale aantal lagen voor een PCB-ontwerp te bepalen.Is het beter om meer lagen of minder lagen te gebruiken?Hoe bepaal je het aantal lagen van een printplaat?
1.Wat betekent PCB-laag?
De lagen van een printplaat verwijzen naar de koperlagen die met het substraat zijn gelamineerd.Behalve enkellaagse printplaten die slechts één koperlaag hebben, hebben alle printplaten met twee of meer lagen een even aantal lagen.Op de buitenste laag zijn de componenten gesoldeerd, terwijl de andere lagen dienen als bedradingsverbindingen.Sommige high-end PCB's zullen echter ook componenten in de binnenste lagen insluiten.
PCB's worden gebruikt om verschillende elektronische apparaten en machines in verschillende industrieën te vervaardigen, zoals consumentenelektronica, auto's, telecommunicatie, ruimtevaart, militaire en medische
industrieën.Het aantal lagen en de grootte van een specifiek bord bepalen het vermogen en de capaciteit van de print.Naarmate het aantal lagen toeneemt, neemt ook de functionaliteit toe.
2.Hoe het aantal PCB-lagen bepalen?
Bij het bepalen van het juiste aantal lagen voor een printplaat, is het belangrijk om de voordelen van het gebruik van meerdere lagen in vergelijking met enkele of dubbele lagen in overweging te nemen.Tegelijkertijd is het ook noodzakelijk om de voordelen van het gebruik van een ontwerp met één laag te overwegen ten opzichte van ontwerpen met meerdere lagen.Deze factoren kunnen worden beoordeeld vanuit de volgende vijf perspectieven:
2-1.Waar wordt de printplaat gebruikt?
Bij het bepalen van de specificaties voor een printplaat is het van cruciaal belang om rekening te houden met de beoogde machine of apparatuur waarin de printplaat zal worden gebruikt, evenals de specifieke printplaatvereisten voor dergelijke apparatuur.Dit omvat het identificeren of de printplaat zal worden gebruikt in geavanceerde en
complexe elektronische producten, of in eenvoudigere producten met basisfunctionaliteit.
2-2.Welke werkfrequentie is nodig voor de printplaat?
Bij het ontwerpen van een printplaat moet rekening worden gehouden met de werkfrequentie, aangezien deze parameter de functionaliteit en capaciteit van de printplaat bepaalt.Voor hogere snelheden en operationele mogelijkheden zijn meerlaagse PCB's essentieel.
2-3.Wat is het projectbudget?
Andere factoren waarmee rekening moet worden gehouden, zijn de fabricagekosten van single
en dubbellaagse PCB's versus meerlaagse PCB's.Als u een PCB met een zo hoog mogelijke capaciteit wilt, zullen de kosten onvermijdelijk relatief hoog zijn.
Sommige mensen vragen naar de relatie tussen het aantal lagen in een printplaat en de prijs.Over het algemeen geldt dat hoe meer lagen een printplaat heeft, hoe hoger de prijs.Dit komt omdat het ontwerpen en vervaardigen van een meerlaagse printplaat langer duurt en dus meer kost.De onderstaande grafiek toont de gemiddelde kosten van meerlaagse PCB's voor drie verschillende fabrikanten onder de volgende voorwaarden:
PCB-bestelhoeveelheid: 100;
PCB-afmeting: 400 mm x 200 mm;
Aantal lagen: 2, 4, 6, 8, 10.
De grafiek toont de gemiddelde prijs van printplaten van drie verschillende bedrijven, exclusief verzendkosten.De kosten van een PCB kunnen worden geëvalueerd met behulp van PCB-offertewebsites, waarmee u verschillende parameters kunt selecteren, zoals het type geleider, de grootte, het aantal en het aantal lagen.Deze grafiek geeft slechts een algemeen idee van de gemiddelde PCB-prijzen van drie fabrikanten, en de prijzen kunnen variëren afhankelijk van het aantal lagen.Verzendkosten zijn niet inbegrepen.Effectieve rekenmachines zijn online beschikbaar, geleverd door fabrikanten zelf om klanten te helpen de kosten van hun gedrukte schakelingen te evalueren op basis van verschillende parameters zoals geleidertype, grootte, aantal, aantal lagen, isolatiematerialen, dikte, enz.
2-4.Wat is de gewenste levertijd van de printplaat?
Levertijd verwijst naar de tijd die nodig is om single/double/multilayer PCB's te produceren en te leveren.Wanneer u een grote hoeveelheid printplaten moet produceren, moet u rekening houden met levertijd.De levertijd voor single/double/multilayer printplaten varieert en is afhankelijk van de grootte van het printoppervlak.Als u bereid bent meer geld uit te geven, kan de levertijd natuurlijk worden verkort.
2-5.Welke dichtheid en signaallaag heeft de printplaat nodig?
Het aantal lagen in een PCB is afhankelijk van de pindichtheid en signaallagen.Een pindichtheid van 1,0 vereist bijvoorbeeld 2 signaallagen en naarmate de pindichtheid afneemt, neemt het aantal vereiste lagen toe.Als de pindensiteit 0,2 of minder is, zijn er minimaal 10 lagen PCB vereist.
3. Voordelen van verschillende PCB-lagen - enkellaags/dubbellaags/meerlaags.
3-1.Enkellaagse printplaat
De constructie van een enkellaagse printplaat is eenvoudig en bestaat uit een enkele laag geperste en gelaste lagen elektrisch geleidend materiaal.De eerste laag is bedekt met een met koper beklede plaat en vervolgens wordt een soldeerbestendige laag aangebracht.Het diagram van een enkellaagse PCB toont meestal drie gekleurde stroken om de laag en zijn twee deklagen weer te geven - grijs voor de diëlektrische laag zelf, bruin voor de met koper beklede plaat en groen voor de soldeerweerstandslaag.
Voordelen:
● Lage fabricagekosten, vooral voor de productie van consumentenelektronica, die een hogere kostenefficiëntie heeft.
● Assemblage van componenten, boren, solderen en installeren zijn relatief eenvoudig en het productieproces zal minder snel op problemen stuiten.
● Zuinig en geschikt voor massaproductie.
●Ideale keuze voor ontwerpen met een lage dichtheid.
Toepassingen:
● Basisrekenmachines gebruiken enkellaagse PCB's.
● Radio's, zoals goedkope wekkerradio's in winkels met algemene artikelen, maken meestal gebruik van enkellaagse printplaten.
● Koffiemachines maken vaak gebruik van enkellaagse printplaten.
● Sommige huishoudelijke apparaten gebruiken enkellaagse PCB's.
3-2.Dubbellaagse printplaat
Dubbellaagse PCB's hebben twee lagen koperen beplating met daartussen een isolerende laag.Aan beide zijden van het bord worden componenten geplaatst, daarom wordt het ook wel een dubbelzijdige print genoemd.Ze worden vervaardigd door twee lagen koper met elkaar te verbinden met een diëlektrisch materiaal ertussen, en elke zijde van het koper kan verschillende elektrische signalen doorgeven.Ze zijn geschikt voor toepassingen die een hoge snelheid en compacte verpakking vereisen.
Elektrische signalen worden tussen de twee lagen koper geleid en het diëlektrische materiaal ertussen helpt voorkomen dat deze signalen met elkaar interfereren.De dubbellaagse printplaat is de meest gebruikelijke en economische printplaat om te vervaardigen.
Dubbellaagse PCB's zijn vergelijkbaar met enkellaagse PCB's, maar hebben een omgekeerde gespiegelde onderste helft.Bij gebruik van dubbellaagse PCB's is de diëlektrische laag dikker dan die van enkellaagse PCB's.Bovendien is er koperbeplating aan zowel de boven- als onderkant van het diëlektrische materiaal.Bovendien zijn de boven- en onderkant van de gelamineerde printplaat bedekt met een soldeerresistlaag.
Het diagram van een dubbellaagse PCB ziet er meestal uit als een drielaagse sandwich, met een dikke grijze laag in het midden die het diëlektricum voorstelt, bruine strepen op de bovenste en onderste lagen die het koper voorstellen, en dunne groene strepen aan de boven- en onderkant die de soldeerresistlaag vertegenwoordigt.
Voordelen:
● Flexibel ontwerp maakt het geschikt voor verschillende apparaten.
● Goedkope structuur die het geschikt maakt voor massaproductie.
● Eenvoudig ontwerp.
● Klein formaat geschikt voor diverse apparatuur.
Toepassingen:
Dubbellaagse PCB's zijn geschikt voor een breed scala aan eenvoudige en complexe elektronische apparaten.Voorbeelden van in massa geproduceerde apparatuur met dubbellaagse PCB's zijn:
● HVAC-units, verwarmings- en koelsystemen voor woningen van verschillende merken zijn allemaal voorzien van dubbellaagse printplaten.
● Versterkers, dubbellaagse PCB's zijn uitgerust met versterkereenheden die door veel muzikanten worden gebruikt.
● Printers, diverse computerrandapparatuur vertrouwen op dubbellaagse PCB's.
3-3.Vierlaagse printplaat
Een 4-laags PCB is een printplaat met vier geleidende lagen: boven, twee binnenlagen en onder.Beide binnenste lagen vormen de kern, meestal gebruikt als stroom- of grondvlak, terwijl de buitenste boven- en onderlagen worden gebruikt voor het plaatsen van componenten en het routeren van signalen.
De buitenste lagen zijn meestal bedekt met een soldeerbestendige laag met blootliggende pads om plaatsingspunten te bieden voor het aansluiten van op het oppervlak gemonteerde apparaten en doorlopende componenten.Doorlopende gaten worden meestal gebruikt om verbindingen te maken tussen de vier lagen, die aan elkaar zijn gelamineerd om een plaat te vormen.
Hier is de verdeling van deze lagen:
- Laag 1: Onderste laag, meestal gemaakt van koper.Het dient als de basis van de gehele printplaat en biedt ondersteuning voor de andere lagen.
- Laag 2: Krachtlaag.Het is zo genoemd omdat het schone en stabiele stroom levert aan alle componenten op de printplaat.
- Laag 3: aardingslaag, die dient als aardingsbron voor alle componenten op de printplaat.
- Laag 4: Toplaag die wordt gebruikt voor het routeren van signalen en het bieden van verbindingspunten voor componenten.
In een 4-laags PCB-ontwerp worden 4 kopersporen gescheiden door 3 lagen intern diëlektricum en aan de boven- en onderkant afgedicht met soldeerbestendige lagen.Meestal worden de ontwerpregels voor 4-laags PCB's weergegeven met behulp van 9 sporen en 3 kleuren: bruin voor koper, grijs voor kern en prepreg en groen voor soldeerresist.
Voordelen:
● Duurzaamheid - Vierlaagse printplaten zijn robuuster dan enkellaagse en dubbellaagse printplaten.
● Compact formaat - Het kleine ontwerp van vierlaagse printplaten past op een breed scala aan apparaten.
●Flexibiliteit - PCB's met vier lagen kunnen in meerdere soorten elektronische apparaten werken, waaronder eenvoudige en complexe apparaten.
● Veiligheid - Door de stroom- en aardlagen goed uit te lijnen, kunnen vierlaagse PCB's afschermen tegen elektromagnetische interferentie.
● Lichtgewicht - Apparaten die zijn uitgerust met vierlaagse printplaten hebben minder interne bedrading nodig, waardoor ze meestal lichter zijn.
Toepassingen:
● Satellietsystemen - Meerlaagse PCB's zijn uitgerust met satellieten die in een baan om de aarde draaien.
● Handheld-apparaten - Smartphones en tablets zijn doorgaans uitgerust met printplaten met vier lagen.
● Ruimteverkenningsapparatuur - Meerlaagse printplaten leveren stroom aan ruimteverkenningsapparatuur.
3-4.6 lagen pcb
Een 6-laags PCB is in wezen een 4-laags bord met twee extra signaallagen tussen de vlakken.Een standaard 6-laagse PCB-stackup omvat 4 routeringslagen (twee buitenste en twee binnenste) en 2 interne vlakken (één voor aarde en één voor stroom).
Het verstrekken van 2 interne lagen voor signalen met hoge snelheid en 2 buitenste lagen voor signalen met lage snelheid versterkt EMI (elektromagnetische interferentie) aanzienlijk.EMI is de energie van signalen in elektronische apparaten die worden verstoord door straling of inductie.
Er zijn verschillende arrangementen voor het stapelen van een 6-laags PCB, maar het aantal gebruikte stroom-, signaal- en grondlagen hangt af van de toepassingsvereisten.
Een standaard 6-laags PCB-stapeling omvat toplaag - prepreg - interne grondlaag - kern - interne routeringslaag - prepreg - interne routeringslaag - kern - interne voedingslaag - prepreg - onderste laag.
Hoewel dit een standaardconfiguratie is, is deze mogelijk niet geschikt voor alle PCB-ontwerpen en kan het nodig zijn de lagen te verplaatsen of meer specifieke lagen te gebruiken.Bij het plaatsen moet echter rekening worden gehouden met de efficiëntie van de bedrading en het minimaliseren van overspraak.
Voordelen:
● Sterkte - PCB's met zes lagen zijn dikker dan hun dunnere voorgangers en daardoor robuuster.
● Compactheid - Platen met zes lagen van deze dikte hebben meer technische mogelijkheden en kunnen minder breedte verbruiken.
● Hoge capaciteit - PCB's met zes of meer lagen zorgen voor een optimaal vermogen voor elektronische apparaten en verminderen de kans op overspraak en elektromagnetische interferentie aanzienlijk.
Toepassingen:
● Computers - PCB's met 6 lagen droegen bij aan de snelle ontwikkeling van personal computers, waardoor ze compacter, lichter en sneller werden.
● Gegevensopslag - Door de hoge capaciteit van zeslaagse PCB's zijn er de afgelopen tien jaar steeds meer apparaten voor gegevensopslag ontstaan.
● Brandmeldsystemen - Met 6 of meer printplaten worden alarmsystemen nauwkeuriger op het moment dat er echt gevaar wordt gedetecteerd.
Naarmate het aantal lagen in een printplaat groter wordt dan de vierde en zesde laag, worden er meer geleidende koperlagen en lagen van diëlektrisch materiaal toegevoegd aan de stapeling.
Een printplaat met acht lagen bevat bijvoorbeeld vier vlakken en vier signaalkoperlagen - acht in totaal - verbonden door zeven rijen diëlektrisch materiaal.De achtlaagse stapeling is afgedicht met diëlektrische soldeermaskerlagen aan de boven- en onderkant.In wezen is de achtlaagse PCB-stackup vergelijkbaar met de zeslaagse, maar met een extra paar koperen en prepreg-kolommen.
Shenzhen ANKE PCB Co.,LTD
2023-6-17
Posttijd: 26 juni 2023
