Các kỹ sư điện thường phải đối mặt với tình thế tiến thoái lưỡng nan trong việc xác định số lớp tối ưu cho thiết kế PCB.Sử dụng nhiều lớp hơn hay ít lớp hơn là tốt hơn?Làm thế nào để bạn đưa ra quyết định về số lớp cho PCB?
1. Lớp PCB nghĩa là gì?
Các lớp của PCB đề cập đến các lớp đồng được dát mỏng với chất nền.Ngoại trừ PCB đơn lớp chỉ có một lớp đồng, tất cả PCB có hai lớp trở lên đều có số lớp chẵn.Các thành phần được hàn vào lớp ngoài cùng, trong khi các lớp khác đóng vai trò kết nối dây.Tuy nhiên, một số PCB cao cấp cũng sẽ nhúng các thành phần bên trong các lớp bên trong.
PCB được sử dụng để sản xuất các thiết bị điện tử và máy móc khác nhau trong các ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như điện tử tiêu dùng, ô tô, viễn thông, hàng không vũ trụ, quân sự và y tế.
các ngành nghề.Số lượng lớp và kích thước của một bảng cụ thể xác định sức mạnh và dung lượng của PCB.Khi số lớp tăng lên, chức năng cũng vậy.
2.Làm thế nào để xác định số lớp PCB?
Khi quyết định số lớp thích hợp cho PCB, điều quan trọng là cân nhắc lợi ích của việc sử dụng nhiều lớp so với lớp đơn hoặc lớp kép.Đồng thời, cũng cần xem xét những ưu điểm của việc sử dụng thiết kế một lớp so với thiết kế nhiều lớp.Những yếu tố này có thể được đánh giá từ năm khía cạnh sau:
2-1.PCB sẽ được sử dụng ở đâu?
Khi xác định các thông số kỹ thuật cho bảng mạch PCB, điều quan trọng là phải xem xét máy hoặc thiết bị dự định sử dụng bảng mạch in, cũng như các yêu cầu cụ thể của bảng mạch đối với thiết bị đó.Điều này bao gồm việc xác định xem bảng mạch PCB sẽ được sử dụng ở dạng phức tạp và
các sản phẩm điện tử phức tạp hoặc trong các sản phẩm đơn giản hơn với chức năng cơ bản.
2-2.Tần số làm việc nào là cần thiết cho PCB?
Vấn đề về tần số làm việc cần được xem xét khi thiết kế PCB vì thông số này quyết định tính năng và công suất của PCB.Để có tốc độ cao hơn và khả năng vận hành, PCB nhiều lớp là rất cần thiết.
2-3. Ngân sách dự án là bao nhiêu?
Các yếu tố khác cần xem xét là chi phí sản xuất của một
và PCB hai lớp so với PCB nhiều lớp.Nếu bạn muốn một PCB có công suất càng cao càng tốt, chi phí chắc chắn sẽ tương đối cao.
Một số người hỏi về mối quan hệ giữa số lớp trong PCB và giá của nó.Nói chung, PCB càng có nhiều lớp thì giá của nó càng cao.Điều này là do việc thiết kế và sản xuất PCB nhiều lớp mất nhiều thời gian hơn và do đó, chi phí cao hơn.Biểu đồ dưới đây cho thấy chi phí trung bình của PCB nhiều lớp đối với ba nhà sản xuất khác nhau trong các điều kiện sau:
Số lượng đặt hàng PCB: 100;
Kích thước PCB: 400mm x 200mm;
Số lớp: 2, 4, 6, 8, 10.
Biểu đồ hiển thị giá trung bình của PCB từ ba công ty khác nhau, không bao gồm chi phí vận chuyển.Chi phí của PCB có thể được đánh giá bằng cách sử dụng các trang web báo giá PCB, cho phép bạn chọn các thông số khác nhau như loại dây dẫn, kích thước, số lượng và số lớp.Biểu đồ này chỉ cung cấp ý tưởng chung về giá PCB trung bình từ ba nhà sản xuất và giá có thể thay đổi tùy theo số lớp.Chi phí vận chuyển không được bao gồm.Các công cụ tính toán hiệu quả có sẵn trực tuyến do chính các nhà sản xuất cung cấp để giúp khách hàng đánh giá chi phí mạch in của họ dựa trên các thông số khác nhau như loại dây dẫn, kích thước, số lượng, số lớp, vật liệu cách điện, độ dày, v.v.
2-4.Thời gian giao hàng cần thiết cho PCB là gì?
Thời gian giao hàng đề cập đến thời gian cần thiết để sản xuất và phân phối PCB đơn/đôi/đa lớp.Khi bạn cần sản xuất một lượng lớn PCB, thời gian giao hàng cần được tính đến.Thời gian giao hàng cho PCB đơn/kép/đa lớp khác nhau và phụ thuộc vào kích thước của khu vực PCB.Tất nhiên, nếu bạn sẵn sàng chi nhiều tiền hơn, thời gian giao hàng có thể được rút ngắn.
2-5.PCB yêu cầu mật độ và lớp tín hiệu nào?
Số lớp trong PCB phụ thuộc vào mật độ chân cắm và các lớp tín hiệu.Ví dụ: mật độ chân cắm là 1,0 yêu cầu 2 lớp tín hiệu và khi mật độ chân cắm giảm, số lớp yêu cầu sẽ tăng lên.Nếu mật độ chân là 0,2 hoặc ít hơn, thì cần ít nhất 10 lớp PCB.
3. Ưu điểm của các lớp PCB khác nhau - Một lớp/Hai lớp/Nhiều lớp.
3-1.PCB một lớp
Cấu tạo của PCB một lớp rất đơn giản, bao gồm một lớp vật liệu dẫn điện được ép và hàn.Lớp đầu tiên được phủ bằng một tấm mạ đồng, sau đó phủ một lớp chống hàn.Sơ đồ của PCB một lớp thường hiển thị ba dải màu để biểu thị lớp này và hai lớp phủ của nó - màu xám cho chính lớp điện môi, màu nâu cho tấm phủ đồng và màu xanh lá cây cho lớp chống hàn.
Thuận lợi:
● Chi phí sản xuất thấp, đặc biệt đối với sản xuất hàng điện tử tiêu dùng, có hiệu quả chi phí cao hơn.
● Việc lắp ráp các bộ phận, khoan, hàn và lắp đặt tương đối đơn giản, quy trình sản xuất ít gặp sự cố.
● Tiết kiệm và phù hợp với sản xuất hàng loạt.
●Lựa chọn lý tưởng cho thiết kế mật độ thấp.
Các ứng dụng:
● Máy tính cơ bản sử dụng PCB một lớp.
● Radio, chẳng hạn như đồng hồ báo thức radio giá rẻ trong các cửa hàng bách hóa tổng hợp, thường sử dụng PCB một lớp.
● Máy pha cà phê thường sử dụng PCB một lớp.
● Một số thiết bị gia dụng sử dụng PCB một lớp.
3-2.PCB hai lớp
PCB hai lớp có hai lớp mạ đồng với một lớp cách điện ở giữa.Các thành phần được đặt trên cả hai mặt của bảng, đó là lý do tại sao nó còn được gọi là PCB hai mặt.Chúng được sản xuất bằng cách kết nối hai lớp đồng với nhau bằng vật liệu điện môi ở giữa và mỗi mặt của đồng có thể truyền các tín hiệu điện khác nhau.Chúng thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao và đóng gói nhỏ gọn.
Các tín hiệu điện được định tuyến giữa hai lớp đồng và vật liệu điện môi giữa chúng giúp ngăn các tín hiệu này can thiệp lẫn nhau.PCB hai lớp là bảng mạch phổ biến và tiết kiệm nhất để sản xuất.
PCB hai lớp tương tự như PCB một lớp nhưng có nửa dưới được phản chiếu ngược.Khi sử dụng PCB hai lớp, lớp điện môi dày hơn so với PCB một lớp.Ngoài ra, có lớp mạ đồng ở cả mặt trên và mặt dưới của vật liệu điện môi.Hơn nữa, mặt trên và mặt dưới của tấm nhiều lớp được phủ một lớp chống hàn.
Sơ đồ của PCB hai lớp thường trông giống như một chiếc bánh sandwich ba lớp, với một lớp dày màu xám ở giữa đại diện cho chất điện môi, các sọc màu nâu ở các lớp trên và dưới đại diện cho đồng, và các sọc mỏng màu xanh lá cây ở trên và dưới đại diện cho lớp điện trở hàn.
Thuận lợi:
● Thiết kế linh hoạt giúp phù hợp với nhiều loại thiết bị.
● Cấu trúc chi phí thấp thuận tiện cho việc sản xuất hàng loạt.
● Thiết kế đơn giản.
● Kích thước nhỏ phù hợp với nhiều loại thiết bị.
Các ứng dụng:
PCB hai lớp phù hợp với nhiều loại thiết bị điện tử đơn giản và phức tạp.Ví dụ về thiết bị sản xuất hàng loạt có PCB hai lớp bao gồm:
● Các thiết bị HVAC, hệ thống sưởi ấm và làm mát dân dụng từ nhiều thương hiệu khác nhau đều bao gồm bảng mạch in hai lớp.
● Bộ khuếch đại, PCB hai lớp được trang bị trong bộ khuếch đại được nhiều nhạc sĩ sử dụng.
● Máy in, các thiết bị ngoại vi máy tính khác nhau dựa trên PCB hai lớp.
3-3.PCB bốn lớp
PCB 4 lớp là một bảng mạch in có bốn lớp dẫn điện: trên cùng, hai lớp bên trong và dưới cùng.Cả hai lớp bên trong đều là lõi, thường được sử dụng làm mặt phẳng nguồn hoặc mặt đất, trong khi lớp trên cùng và dưới cùng bên ngoài được sử dụng để đặt các thành phần và định tuyến tín hiệu.
Các lớp bên ngoài thường được phủ một lớp điện trở hàn với các miếng đệm lộ ra ngoài để cung cấp các điểm định vị để kết nối các thiết bị gắn trên bề mặt và các bộ phận xuyên lỗ.Các lỗ xuyên qua thường được sử dụng để cung cấp các kết nối giữa bốn lớp, được ghép lại với nhau để tạo thành một tấm ván.
Đây là sự cố của các lớp này:
- Lớp 1: Lớp đáy, thường làm bằng đồng.Nó đóng vai trò là nền tảng của toàn bộ bảng mạch, cung cấp hỗ trợ cho các lớp khác.
- Lớp 2: Lớp điện.Nó được đặt tên như vậy vì nó cung cấp nguồn điện sạch và ổn định cho tất cả các thành phần trên bảng mạch.
- Layer 3: Lớp ground plane, đóng vai trò là nguồn tiếp đất cho tất cả các linh kiện trên board mạch.
- Lớp 4: Lớp trên cùng dùng để định tuyến tín hiệu và cung cấp điểm kết nối cho các thành phần.
Trong thiết kế PCB 4 lớp, 4 vết đồng được ngăn cách bởi 3 lớp điện môi bên trong và được hàn kín ở trên và dưới bằng các lớp điện trở hàn.Thông thường, các quy tắc thiết kế cho PCB 4 lớp được hiển thị bằng cách sử dụng 9 dấu vết và 3 màu - nâu cho đồng, xám cho lõi và chuẩn bị, và xanh lá cây cho điện trở hàn.
Thuận lợi:
● Độ bền - PCB bốn lớp bền hơn bo mạch một lớp và hai lớp.
● Kích thước nhỏ gọn - Thiết kế nhỏ của PCB bốn lớp có thể phù hợp với nhiều loại thiết bị.
●Tính linh hoạt - PCB bốn lớp có thể hoạt động trong nhiều loại thiết bị điện tử, bao gồm cả thiết bị đơn giản và phức tạp.
● An toàn - Bằng cách sắp xếp hợp lý các lớp nguồn và lớp tiếp đất, PCB bốn lớp có thể chống nhiễu điện từ.
● Trọng lượng nhẹ - Các thiết bị được trang bị PCB bốn lớp cần ít dây dẫn bên trong hơn, vì vậy chúng thường có trọng lượng nhẹ hơn.
Các ứng dụng:
● Hệ thống vệ tinh - PCB nhiều lớp được trang bị trong các vệ tinh quay quanh.
● Thiết bị cầm tay - Điện thoại thông minh và máy tính bảng thường được trang bị PCB bốn lớp.
● Thiết bị thám hiểm không gian - Bảng mạch in nhiều lớp cung cấp năng lượng cho thiết bị thám hiểm không gian.
3-4.pcb 6 lớp
PCB 6 lớp về cơ bản là một bo mạch 4 lớp với hai lớp tín hiệu bổ sung được thêm vào giữa các mặt phẳng.Một ngăn xếp PCB 6 lớp tiêu chuẩn bao gồm 4 lớp định tuyến (hai lớp bên ngoài và hai lớp bên trong) và 2 mặt phẳng bên trong (một lớp tiếp đất và một lớp cấp nguồn).
Việc cung cấp 2 lớp bên trong cho tín hiệu tốc độ cao và 2 lớp bên ngoài cho tín hiệu tốc độ thấp giúp khuếch đại đáng kể EMI (nhiễu điện từ).EMI là năng lượng của các tín hiệu trong các thiết bị điện tử bị phá vỡ bởi bức xạ hoặc cảm ứng.
Có nhiều cách sắp xếp khác nhau để xếp chồng PCB 6 lớp, nhưng số lượng lớp nguồn, tín hiệu và nối đất được sử dụng tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng.
Một ngăn xếp PCB 6 lớp tiêu chuẩn bao gồm lớp trên cùng - chuẩn bị - lớp nối đất bên trong - lõi - lớp định tuyến bên trong - chuẩn bị - lớp định tuyến bên trong - lõi - lớp nguồn bên trong - chuẩn bị - lớp dưới cùng.
Mặc dù đây là cấu hình tiêu chuẩn, nhưng nó có thể không phù hợp với tất cả các thiết kế PCB và có thể cần phải định vị lại các lớp hoặc có các lớp cụ thể hơn.Tuy nhiên, hiệu quả đi dây và giảm thiểu nhiễu xuyên âm phải được xem xét khi đặt chúng.
Thuận lợi:
● Độ bền - PCB sáu lớp dày hơn so với các sản phẩm tiền nhiệm mỏng hơn và do đó chắc chắn hơn.
● Nhỏ gọn - Các tấm có sáu lớp với độ dày này có khả năng kỹ thuật cao hơn và có thể tiêu tốn ít chiều rộng hơn.
● Công suất cao - PCB sáu lớp trở lên cung cấp năng lượng tối ưu cho các thiết bị điện tử và giảm đáng kể khả năng nhiễu xuyên âm và nhiễu điện từ.
Các ứng dụng:
● Máy tính - PCB 6 lớp đã giúp thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của máy tính cá nhân, làm cho chúng nhỏ gọn hơn, nhẹ hơn và nhanh hơn.
● Lưu trữ dữ liệu - Dung lượng cao của PCB sáu lớp đã làm cho các thiết bị lưu trữ dữ liệu ngày càng phong phú trong thập kỷ qua.
● Hệ thống báo cháy - Sử dụng 6 bảng mạch trở lên, hệ thống báo động trở nên chính xác hơn khi phát hiện nguy hiểm thực sự.
Khi số lớp trong một bảng mạch in tăng lên ngoài lớp thứ tư và thứ sáu, nhiều lớp đồng dẫn điện và lớp vật liệu điện môi hơn sẽ được thêm vào ngăn xếp.
Ví dụ, một PCB tám lớp chứa bốn mặt phẳng và bốn lớp đồng tín hiệu - tổng cộng là tám lớp - được nối với nhau bằng bảy hàng vật liệu điện môi.Xếp chồng tám lớp được niêm phong bằng các lớp mặt nạ hàn điện môi ở trên và dưới.Về cơ bản, xếp chồng PCB tám lớp tương tự như xếp chồng sáu lớp, nhưng có thêm một cặp cột chuẩn bị và đồng.
Công ty TNHH PCB ANKE Thâm Quyến
2023-6-17
Thời gian đăng: 26-Jun-2023
