Các kỹ sư điện thường phải đối mặt với tình huống khó xử trong việc xác định số lượng lớp tối ưu choThiết kế PCB. Là tốt hơn để sử dụng nhiều lớp hơn hoặc ít lớp hơn? Làm thế nào để bạn đưa ra quyết định về số lượng lớp cho PCB?
1. Lớp PCB có nghĩa là gì?
Các lớp của PCB đề cập đến các lớp đồng được nhiều lớpchất nền. Ngoại trừPCB một lớpChỉ có một lớp đồng, tất cả các PCB có hai hoặc nhiều lớp có số lượng lớp chẵn. Các thành phần được hàn vào lớp ngoài cùng, trong khi các lớp khác đóng vai trò là kết nối dây. Tuy nhiên, một số PCB cao cấp cũng sẽ nhúng các thành phần trong các lớp bên trong.
PCB được sử dụng để sản xuất các thiết bị và máy móc điện tử khác nhau trong các ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn nhưĐiện tử tiêu dùng, ô tô,Viễn thông, hàng không vũ trụ, quân sự và y tế
ngành công nghiệp. Số lượng lớp và kích thước của một bảng cụ thể xác định sức mạnh vàdung tíchcủa PCB. Khi số lượng lớp tăng lên, chức năng cũng vậy.
2. Làm thế nào để xác định số lượng lớp PCB?
Khi quyết định số lượng lớp thích hợp cho PCB, điều quan trọng là phải xem xét các lợi ích của việc sử dụngNhiều lớpso với lớp đơn hoặc kép. Đồng thời, cũng cần phải xem xét các lợi thế của việc sử dụng một thiết kế một lớp so với các thiết kế đa lớp. Những yếu tố này có thể được đánh giá từ năm quan điểm sau:
2-1. PCB sẽ được sử dụng ở đâu?
Khi xác định các thông số kỹ thuật cho bảng PCB, điều quan trọng là phải xem xét máy hoặc thiết bị dự định mà PCB sẽ được sử dụng, cũng như các yêu cầu bảng mạch cụ thể cho các thiết bị đó. Điều này bao gồm việc xác định xem bảng PCB có được sử dụng một cách tinh vi và
Các sản phẩm điện tử phức tạp, hoặc trong các sản phẩm đơn giản hơn với chức năng cơ bản.
2-2. Tần suất làm việc nào là cần thiết cho PCB?
Vấn đề tần số làm việc cần được xem xét khi thiết kế PCB vì tham số này xác định chức năng và năng lực của PCB. Đối với tốc độ cao hơn và khả năng hoạt động, PCB nhiều lớp là rất cần thiết.
2-3. Ngân sách dự án là gì?
Các yếu tố khác cần xem xét là chi phí sản xuất của đơn lẻ
và PCB hai lớp so với PCB đa lớp. Nếu bạn muốn một PCB có công suất cao nhất có thể, chi phí chắc chắn sẽ tương đối cao.
Một số người hỏi về mối quan hệ giữa số lượng lớp trong PCB và giá của nó. Nói chung, PCB càng có nhiều lớp, giá của nó càng cao. Điều này là do thiết kế vàchế tạoMột PCB nhiều lớp mất nhiều thời gian hơn và do đó chi phí nhiều hơn. Biểu đồ dưới đây cho thấy chi phí trung bình của PCB nhiều lớp cho 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 các trang web báo giá PCB, cho phép bạn chọn các tham số khác nhau như loại dây dẫn, kích thước, số lượng và số lượng lớp. Biểu đồ này chỉ cung cấp một ý tưởng chung về giá PCB trung bình từ ba nhà sản xuất và giá có thể thay đổi tùy theo số lượng lớp. Chi phí vận chuyển không được bao gồm. Máy tính hiệu quả có sẵn trực tuyến, được cung cấp bởi chính các nhà sản xuất để giúp khách hàng đánh giá chi phí cho các mạch in của họ dựa trên các tham số khác nhau như loại dây dẫn, kích thước, số lượng, số lượng lớp, vật liệu cách nhiệt, 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 cung cấp PCB đơn/gấp đôi/đa lớp. Khi bạn cần sản xuất một lượng lớn PCB,thời gian giao hàngcần được tính đến. Thời gian giao hàng cho PCB đơn/gấp đôi/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. Mật độ và lớp tín hiệu nào mà PCB yêu cầu?
Số lượng lớp trong PCB phụ thuộc vào mật độ pin và lớp tín hiệu. Ví dụ, mật độ pin là 1,0 yêu cầu 2 lớp tín hiệu và khi mật độ pin giảm, số lượng lớp cần thiết sẽ tăng. Nếu mật độ pin là 0,2 hoặc ít hơn, cần ít nhất 10 lớp PCB.
3. Giảm giá của các lớp PCB khác nhau-lớp một lớp/hai lớp/nhiều lớp.
3-1. PCB một lớp
Việc xây dựng một PCB một lớp là đơn giản, bao gồm một lớp duy nhất các lớp vật liệu dẫn điện. Lớp đầu tiên được phủ một tấm đồng, và sau đó một lớp kháng hàn được áp dụng. Biểu đồ của PCB một lớp thường hiển thị ba dải màu để biểu diễn lớp và hai lớp bao phủ của nó-màu xám cho lớp điện môi, màu nâu cho tấm đồng bằng đồng và màu xanh lá cây cho lớp chống hàn.
Thuận lợi:
● Chi phí sản xuất thấp, đặc biệt là sản xuất điện tử tiêu dùng, có hiệu quả chi phí cao hơn.
● Lắp ráp các thành phần, khoan, hàn và cài đặt tương đối đơn giản vàquá trình sản xuấtít có khả năng gặp phải vấn đề.
● Kinh tế và phù hợp cho sản xuất hàng loạt.
● Lựa chọn lý tưởng cho thiết kế mật độ thấp.
Ứng dụng:
● Máy tính cơ bản sử dụng PCB một lớp.
● radio, chẳng hạn như đồng hồ báo thức vô tuyến giá thấp trong các cửa hàng hàng hóa nói chung, 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 phầnđược đặt ở 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 cùng với một vật liệu điện môi ở giữa, và mỗi bên của đồng có thể truyền các tín hiệu điện khác nhau. Chúng phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu bao bì tốc độ cao và nhỏ gọn.
Tín hiệu điện được định tuyến giữa hai lớp đồng và vật liệu điện môi giữa chúng giúp ngăn chặn các tín hiệu này can thiệp vào nhau. PCB hai lớp là bảng mạch phổ biến và kinh tế nhất để sản xuất.
PCB hai lớp tương tự như PCB một lớp, nhưng có nửa dưới được nhân đôi đảo ngược. Khi sử dụng PCB hai lớp, lớp điện môi dày hơn so với PCB một lớp. Ngoài ra, có mạ đồng ở cả hai mặt trên và dưới của vật liệu điện môi. Hơn nữa, phần trên và dưới của bảng nhiều lớp được phủ một lớp điện trở hàn.
Biểu đồ của PCB hai lớp thường trông giống như một chiếc bánh sandwich ba lớp, với một lớp màu xám dày ở giữa đại diện cho các sọc điện môi, màu nâu ở các lớp trên và dưới đại diện cho đồng và các sọc màu xanh lá cây mỏng ở trên và dưới biểu thị lớp điện trở hàn.
Thuận lợi:
● Thiết kế linh hoạt làm cho nó phù hợp cho nhiều thiết bị khác nhau.
● Cấu trúc chi phí thấp làm cho nó thuận tiện cho sản xuất hàng loạt.
● Thiết kế đơn giản.
● Kích thước nhỏ phù hợp cho các thiết bị khác nhau.
Ứng dụng:
PCB hai lớp phù hợp cho một loạt các 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 đơn vị HVAC, hệ thống sưởi ấm và làm mát dân cư từ các thương hiệu khác nhau đều bao gồm các bảng mạch in hai lớp.
● Bộ khuếch đại, PCB hai lớp được trang bị các đơn vị khuếch đại được sử dụng bởi nhiều nhạc sĩ.
● Máy in, các thiết bị ngoại vi máy tính khác nhau dựa vào PCB hai lớp.
3-3. PCB bốn lớp
PCB 4 lớp là bảng mạch in với bốn lớp dẫn điện: trên cùng, hai lớp bên trong và dưới cùng. Cả hai lớp bên trong là lõi, thường được sử dụng làm mặt phẳng nguồn hoặc mặt đất, trong khi các lớp trên cùng và dưới cùng được sử dụng để đặt các thành phần và tín hiệu định tuyến.
Các lớp bên ngoài thường được phủ một lớp điện trở hàn với các miếng đệm tiếp xúc để cung cấp các điểm vị trí để kết nối các thiết bị gắn trên bề mặt và các thành phần xuyên lỗ. Các lỗ thông thường được sử dụng để cung cấp các kết nối giữa bốn lớp, được nhiều lớp lại với nhau để tạo thành một bảng.
Đây là sự cố của các lớp sau:
- Lớp 1: Lớp dưới cùng, thường được làm bằng đồng. Nó phục vụ như là nền tảng của toàn bộ bảng mạch, cung cấp hỗ trợ cho các lớp khác.
- Lớp 2: Lớp năng lượng. Nó được đặt tên theo cách này vì nó cung cấp năng lượng sạch và ổn định cho tất cả các thành phần trên bảng mạch.
- Lớp 3: Lớp mặt phẳng mặt đất, đóng vai trò là nguồn mặt đất cho tất cả các thành phần trên bảng mạch.
- Lớp 4: Lớp trên cùng được sử dụng cho các tín hiệu định tuyến và cung cấp các điểm kết nối cho các thành phần.
Trong thiết kế PCB 4 lớp, 4 dấu vết đồng được phân tách bằng 3 lớp điện môi bên trong và được niêm phong ở trên cùng và dưới cùng với 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 - màu nâu cho đồng, màu xám cho lõi và precreg, và màu xanh lá cây để chống hàn.
Thuận lợi:
● Độ bền-PCB bốn lớp mạnh hơn các bảng một lớp và hai lớp.
● Kích thước nhỏ gọn - Thiết kế nhỏ của PCB bốn lớp có thể phù hợp với một loạt các thiết bị.
● Tính linh hoạt - PCB bốn lớp có thể hoạt động trong nhiều loại thiết bị điện tử, bao gồm cả các thiết bị đơn giản và phức tạp.
● An toàn - Bằng cách sắp xếp đúng các lớp năng lượng và mặt đất, PCB bốn lớp có thể che chắn chống lại sự can thiệp điện từ.
● Các thiết bị nhẹ - được trang bị PCB bốn lớp đòi hỏi ít hệ thống dây bên trong, vì vậy chúng thường có trọng lượng nhẹ hơn.
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 thăm dò không gian - Bảng mạch in nhiều lớp cung cấp năng lượng cho thiết bị thăm dò không gian.
3-4. 6 lớp PCB
PCB 6 lớp về cơ bản là một bảng 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 bên ngoài và hai bên trong) và 2 mặt phẳng bên trong (một cho mặt đất và một cho nguồn).
Cung cấp 2 lớp bên trong cho tín hiệu tốc độ cao và 2 lớp bên ngoài cho tín hiệu tốc độ thấp 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 cho xếp chồng của PCB 6 lớp, nhưng số lượng công suất, tín hiệu và các lớp mặt đất được sử dụng phụ thuộc vào các yêu cầu của ứng dụng.
Một lớp 6 lớp tiêu chuẩnStackup PCBBao gồm lớp trên cùng - Precreg - Lớp mặt đất bên trong - Lõi - Lớp định tuyến bên trong - Prepreg - Lớp định tuyến bên trong - Lớp lõi - Lớp công suất bên trong - Prepreg - Lớp dưới cùng.
Mặc dù đây là một 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 nối dây và tối thiểu hóa nhiễu xuyên âm phải được xem xét khi đặt chúng.
Thuận lợi:
● Sức mạnh - PCB sáu lớp dày hơn so với người tiền nhiệm mỏng hơn của chúng và do đó mạnh mẽ hơn.
● Độ nhỏ gọn - Các bảng có sáu lớp độ dày này có khả năng kỹ thuật lớn hơn và có thể tiêu thụ chiều rộng ít 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 điện từ.
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 - Công suất cao của PCB sáu lớp đã khiến 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, các hệ thống báo động trở nên chính xác hơn tại thời điểm phát hiện nguy hiểm thực sự.
Khi số lượng lớp trong bảng mạch in tăng vượt quá lớp thứ tư và thứ sáu, các lớp đồng dẫn điện và các lớp vật liệu điện môi được thêm vào ngăn xếp.
Ví dụ, PCB tám lớp chứa bốn mặt phẳng và bốn lớp đồng tín hiệu - tổng cộng tám - được kết nối bởi bảy hàng vật liệu điện môi. Các ngăn xếp tám lớp được niêm phong bằng các lớp mặt nạ hàn điện môi ở trên và dưới. Về cơ bản, ngăn xếp PCB tám lớp tương tự như sáu lớp, nhưng với một cặp cột đồng và tiền dự bị thêm.
Thâm Quyến Anke PCB Co., Ltd
2023-6-17
Thời gian đăng: Tháng 6-26-2023
