Инжењери електротехнике се често суочавају са дилемом одређивања оптималног броја слојева за дизајн ПЦБ-а.Да ли је боље користити више слојева или мање слојева?Како доносите одлуку о броју слојева за ПЦБ?
1.Шта значи ПЦБ слој?
Слојеви ПЦБ-а се односе на слојеве бакра који су ламинирани са подлогом.Осим једнослојних ПЦБ-а који имају само један бакарни слој, све ПЦБ-е са два или више слојева имају паран број слојева.Компоненте су залемљене на крајњи спољни слој, док остали слојеви служе као везе за ожичење.Међутим, неки врхунски ПЦБ ће такође уградити компоненте унутар унутрашњих слојева.
ПЦБ се користе за производњу разних електронских уређаја и машина у различитим индустријама, као што су потрошачка електроника, аутомобилска индустрија, телекомуникације, ваздухопловство, војска и медицинска
индустрије.Број слојева и величина одређене плоче одређују снагу и капацитет ПЦБ-а.Како се број слојева повећава, повећава се и функционалност.
2. Како одредити број слојева ПЦБ-а?
Приликом одлучивања о одговарајућем броју слојева за ПЦБ, важно је узети у обзир предности коришћења више слојева у односу на једнослојне или двоструке.Истовремено, такође је неопходно размотрити предности коришћења једнослојног дизајна у односу на вишеслојне дизајне.Ови фактори се могу проценити из следећих пет перспектива:
2-1.Где ће се користити ПЦБ?
Приликом одређивања спецификација за ПЦБ плочу, кључно је узети у обзир предвиђену машину или опрему у којој ће се штампана плоча користити, као и специфичне захтеве за штампану плочу за такву опрему.Ово укључује идентификацију да ли ће се ПЦБ плоча користити у софистицираним и
сложене електронске производе, или у једноставније производе са основном функционалношћу.
2-2.Која је радна фреквенција потребна за ПЦБ?
Питање радне фреквенције треба узети у обзир приликом пројектовања ПЦБ-а јер овај параметар одређује функционалност и капацитет ПЦБ-а.За већу брзину и оперативне могућности, вишеслојне штампане плоче су неопходне.
2-3. Колики је буџет пројекта?
Други фактори које треба узети у обзир су трошкови производње појединачних
и двослојне ПЦБ у односу на вишеслојне ПЦБ.Ако желите ПЦБ што већег капацитета, цена ће неизбежно бити релативно висока.
Неки људи питају о односу између броја слојева у ПЦБ-у и његове цене.Генерално, што више слојева ПЦБ има, то је већа његова цена.То је зато што пројектовање и производња вишеслојне штампане плоче траје дуже и самим тим кошта више.Графикон испод приказује просечну цену вишеслојних ПЦБ-а за три различита произвођача под следећим условима:
ПЦБ количина наруџбине: 100;
Величина ПЦБ-а: 400мм к 200мм;
Број слојева: 2, 4, 6, 8, 10.
Графикон приказује просечну цену ПЦБ-а из три различите компаније, не укључујући трошкове испоруке.Цена ПЦБ-а се може проценити коришћењем веб-сајтова за понуду ПЦБ-а, који вам омогућавају да изаберете различите параметре као што су тип проводника, величина, количина и број слојева.Овај графикон даје само општу представу о просечним ценама ПЦБ-а од три произвођача, а цене могу да варирају у зависности од броја слојева.Трошкови доставе нису укључени.Ефикасни калкулатори су доступни на мрежи, које пружају сами произвођачи како би помогли купцима да процене цену својих штампаних кола на основу различитих параметара као што су тип проводника, величина, количина, број слојева, изолациони материјали, дебљина итд.
2-4.Које је потребно време испоруке за ПЦБ?
Време испоруке се односи на време потребно за производњу и испоруку једнослојних/двослојних/вишеслојних ПЦБ-а.Када треба да произведете велику количину ПЦБ-а, потребно је узети у обзир време испоруке.Време испоруке за једноструке/двослојне/вишеслојне штампане плоче варира и зависи од величине површине ПЦБ-а.Наравно, ако сте вољни да потрошите више новца, време испоруке може бити скраћено.
2-5.Коју густину и слој сигнала захтева ПЦБ?
Број слојева у ПЦБ-у зависи од густине пинова и слојева сигнала.На пример, густина пинова од 1,0 захтева 2 слоја сигнала, а како се густина пинова смањује, број потребних слојева ће се повећати.Ако је густина пинова 0,2 или мања, потребно је најмање 10 слојева ПЦБ-а.
3. Предности различитих слојева ПЦБ - једнослојни / двослојни / вишеслојни.
3-1.Једнослојни ПЦБ
Конструкција једнослојне штампане плоче је једноставна, састоји се од једног слоја пресованих и заварених слојева електрично проводног материјала.Први слој је прекривен бакром обложеном плочом, а затим се наноси слој отпоран на лемљење.Дијаграм једнослојне ПЦБ обично приказује три обојене траке које представљају слој и његова два покривна слоја - сиву за сам слој диелектрика, браон за бакарну плочу и зелену за слој отпорног на лемљење.
Предности:
● Ниски трошкови производње, посебно за производњу потрошачке електронике, која има већу исплативост.
● Монтажа компоненти, бушење, лемљење и инсталација су релативно једноставни, а мања је вероватноћа да ће процес производње наићи на проблеме.
● Економичан и погодан за масовну производњу.
●Идеалан избор за дизајне ниске густине.
Пријаве:
● Основни калкулатори користе једнослојне ПЦБ.
● Радио уређаји, као што су јефтини радио будилники у продавницама опште робе, обично користе једнослојне штампане плоче.
● Машине за кафу често користе једнослојне ПЦБ.
● Неки кућни апарати користе једнослојне штампане плоче.
3-2.Двослојни ПЦБ
Двослојни ПЦБ има два слоја бакрене плоче са изолационим слојем између.Компоненте су постављене на обе стране плоче, због чега се назива и двострани ПЦБ.Произведени су спајањем два слоја бакра заједно са диелектричним материјалом између, а свака страна бакра може преносити различите електричне сигнале.Погодни су за апликације које захтевају велику брзину и компактно паковање.
Електрични сигнали се усмеравају између два слоја бакра, а диелектрични материјал између њих помаже у спречавању да се ови сигнали међусобно ометају.Двослојна штампана плоча је најчешћа и најекономичнија штампана плоча за производњу.
Двослојни ПЦБ-и су слични једнослојним ПЦБ-има, али имају обрнуту доњу половину са огледалом.Када се користе двослојне ПЦБ, диелектрични слој је дебљи од слоја једнослојних ПЦБ-а.Поред тога, на горњој и доњој страни диелектричног материјала налази се бакар.Поред тога, горњи и доњи део ламиниране плоче су прекривени слојем отпорним на лемљење.
Дијаграм двослојне ПЦБ обично изгледа као трослојни сендвич, са дебелим сивим слојем у средини који представља диелектрик, смеђим пругама на горњем и доњем слоју који представљају бакар, и танким зеленим пругама на врху и дну који представља слој отпорног на лемљење.
Предности:
● Флексибилан дизајн чини га погодним за разне уређаје.
● Нискобуџетна структура која га чини погодним за масовну производњу.
● Једноставан дизајн.
● Мала величина погодна за различиту опрему.
Пријаве:
Двослојне штампане плоче су погодне за широк спектар једноставних и сложених електронских уређаја.Примери масовно произведене опреме која садржи двослојне ПЦБ-е укључују:
● ХВАЦ јединице, системи стамбеног грејања и хлађења различитих брендова укључују двослојне штампане плоче.
● Појачала, двослојне штампане плоче су опремљене јединицама појачала које користе многи музичари.
● Штампачи, разне периферне рачунарске опреме ослањају се на двослојне ПЦБ-е.
3-3.Четворослојни ПЦБ
4-слојна ПЦБ је штампана плоча са четири проводна слоја: горњи, два унутрашња слоја и доњи.Оба унутрашња слоја су језгро, која се обично користи као струјна или уземљена плоча, док се спољни горњи и доњи слој користе за постављање компоненти и рутирање сигнала.
Спољни слојеви су обично прекривени слојем отпорног на лемљење са изложеним јастучићима како би се обезбедиле тачке постављања за повезивање уређаја који се монтирају на површину и компоненти кроз рупе.Пролазне рупе се обично користе за обезбеђивање веза између четири слоја, који су ламинирани заједно да формирају плочу.
Ево поделе ових слојева:
- Слој 1: Доњи слој, обично направљен од бакра.Она служи као основа за целу плочу, пружајући подршку осталим слојевима.
- Слој 2: Слој снаге.Овако је назван јер обезбеђује чисто и стабилно напајање свим компонентама на плочи.
- Слој 3: слој уземљења, који служи као извор земље за све компоненте на плочи.
- Слој 4: Горњи слој који се користи за рутирање сигнала и обезбеђивање тачака везе за компоненте.
У 4-слојном ПЦБ дизајну, 4 бакарна трага су одвојена са 3 слоја унутрашњег диелектрика и запечаћена су на врху и на дну слојевима отпорности на лемљење.Типично, правила дизајна за 4-слојне ПЦБ-е су приказана користећи 9 трагова и 3 боје - браон за бакар, сиву за језгро и препрег и зелену за отпорност на лемљење.
Предности:
● Издржљивост – Четворослојне штампане плоче су робусније од једнослојних и двослојних плоча.
● Компактна величина – Мали дизајн четворослојних штампаних плоча може да стане на широк спектар уређаја.
●Флексибилност – Четворослојни ПЦБ могу да раде у више врста електронских уређаја, укључујући једноставне и сложене.
● Безбедност – Правилним поравнањем слоја напајања и уземљења, четворослојни ПЦБ могу заштитити од електромагнетних сметњи.
● Лагани – уређаји опремљени четворослојним штампаним плочама захтевају мање унутрашњег ожичења, тако да су обично мање тежине.
Пријаве:
● Сателитски системи – Вишеслојне штампане плоче су опремљене у сателитима у орбити.
● Ручни уређаји – паметни телефони и таблети су обично опремљени четворослојним штампаним плочама.
● Опрема за истраживање свемира – Вишеслојне штампане плоче обезбеђују напајање опреми за истраживање свемира.
3-4.6 слојева ПЦБ
6-слојна ПЦБ је у суштини 4-слојна плоча са два додатна слоја сигнала која су додата између равни.Стандардни 6-слојни ПЦБ склоп укључује 4 слоја за рутирање (два спољна и два унутрашња) и 2 унутрашње равни (један за уземљење и један за напајање).
Обезбеђивање 2 унутрашња слоја за сигнале велике брзине и 2 спољна слоја за сигнале мале брзине значајно појачава ЕМИ (електромагнетне сметње).ЕМИ је енергија сигнала унутар електронских уређаја која је ометана зрачењем или индукцијом.
Постоје различити аранжмани за слагање 6-слојног ПЦБ-а, али број коришћених слојева напајања, сигнала и уземљења зависи од захтева апликације.
Стандардна 6-слојна штампана плоча укључује горњи слој - препрег - унутрашњи слој уземљења - језгро - унутрашњи слој за усмеравање - препрег - унутрашњи слој за усмеравање - језгро - унутрашњи слој напајања - препрег - доњи слој.
Иако је ово стандардна конфигурација, можда није погодна за све дизајне ПЦБ-а и можда ће бити потребно да се слојеви поново позиционирају или да имају специфичније слојеве.Међутим, ефикасност ожичења и минимизирање преслушавања морају се узети у обзир приликом њиховог постављања.
Предности:
● Чврстоћа – Шестослојни ПЦБ су дебљи од својих тањих претходника и стога робуснији.
● Компактност – плоче са шест слојева ове дебљине имају веће техничке могућности и могу да троше мању ширину.
● Висок капацитет – Шестослојне или више ПЦБ-а обезбеђују оптималну снагу за електронске уређаје и у великој мери смањују могућност преслушавања и електромагнетних сметњи.
Пријаве:
● Рачунари – 6-слојне штампане плоче су помогле у брзом развоју персоналних рачунара, чинећи их компактнијим, лакшим и бржим.
● Складиштење података – Висок капацитет шестослојних ПЦБ-а учинио је уређаје за складиштење података све бројнијим током протекле деценије.
● Системи за дојаву пожара - Користећи 6 или више штампаних плоча, алармни системи постају тачнији у тренутку откривања стварне опасности.
Како се број слојева у штампаној плочи повећава изнад четвртог и шестог слоја, више проводљивих слојева бакра и слојева диелектричног материјала се додаје на слагање.
На пример, осмослојни ПЦБ садржи четири равни и четири слоја сигналног бакра - укупно осам - повезаних са седам редова диелектричног материјала.Осмослојни слој је запечаћен слојевима диелектричне маске за лемљење на врху и на дну.У суштини, осмослојна штампана плоча је слична шестослојном, али са додатним паром бакра и колоне препрега.
Схензхен АНКЕ ПЦБ Цо., ЛТД
2023-6-17
Време поста: 26.06.2023
