Gli ingegneri elettrici spesso affrontano il dilemma di determinare il numero ottimale di strati per un progetto PCB.È meglio usare più livelli o meno livelli?Come si prende la decisione sul numero di strati per un PCB?
1.Cosa significa strato PCB?
Gli strati di un PCB si riferiscono agli strati di rame che sono laminati con il substrato.Fatta eccezione per i PCB a strato singolo che hanno un solo strato di rame, tutti i PCB con due o più strati hanno un numero pari di strati.I componenti sono saldati sullo strato più esterno, mentre gli altri strati fungono da connessioni di cablaggio.Tuttavia, alcuni PCB di fascia alta incorporeranno anche componenti all'interno degli strati interni.
I PCB vengono utilizzati per produrre vari dispositivi elettronici e macchinari in diversi settori, come l'elettronica di consumo, l'automotive, le telecomunicazioni, l'aerospaziale, l'esercito e la medicina
industrie.Il numero di strati e le dimensioni di una scheda specifica determinano la potenza e la capacità del PCB.Con l'aumentare del numero di livelli, aumenta anche la funzionalità.
2.Come determinare il numero di strati PCB?
Quando si decide il numero appropriato di strati per un PCB, è importante considerare i vantaggi dell'utilizzo di più strati rispetto a strati singoli o doppi.Allo stesso tempo, è anche necessario considerare i vantaggi dell'utilizzo di un design a strato singolo rispetto a quelli dei design a più strati.Questi fattori possono essere valutati dalle seguenti cinque prospettive:
2-1.Dove verrà utilizzato il PCB?
Quando si determinano le specifiche per una scheda PCB, è fondamentale considerare la macchina o l'apparecchiatura prevista in cui verrà utilizzato il PCB, nonché i requisiti specifici del circuito stampato per tali apparecchiature.Ciò include l'identificazione se la scheda PCB verrà utilizzata in ambienti sofisticati e
prodotti elettronici complessi o in prodotti più semplici con funzionalità di base.
2-2.Quale frequenza di lavoro è necessaria per il PCB?
La questione della frequenza di lavoro deve essere considerata quando si progetta un PCB poiché questo parametro determina la funzionalità e la capacità del PCB.Per una maggiore velocità e capacità operative, i PCB multistrato sono essenziali.
2-3. Qual è il budget del progetto?
Altri fattori da considerare sono i costi di produzione del singolo
e PCB a doppio strato rispetto a PCB multistrato.Se si desidera un PCB con la massima capacità possibile, il costo sarà inevitabilmente relativamente elevato.
Alcune persone chiedono informazioni sulla relazione tra il numero di strati in un PCB e il suo prezzo.In generale, più strati ha un PCB, più alto è il suo prezzo.Questo perché la progettazione e la produzione di un PCB multistrato richiede più tempo e quindi costa di più.Il grafico seguente mostra il costo medio dei PCB multistrato per tre diversi produttori nelle seguenti condizioni:
Quantità ordine PCB: 100;
Dimensioni PCB: 400 mm x 200 mm;
Numero di strati: 2, 4, 6, 8, 10.
Il grafico mostra il prezzo medio dei PCB di tre diverse aziende, escluse le spese di spedizione.Il costo di un PCB può essere valutato utilizzando i siti Web di quotazione PCB, che consentono di selezionare diversi parametri come il tipo di conduttore, le dimensioni, la quantità e il numero di strati.Questo grafico fornisce solo un'idea generale dei prezzi medi dei PCB di tre produttori e i prezzi possono variare in base al numero di strati.Le spese di spedizione non sono incluse.Online sono disponibili calcolatori efficaci, forniti dagli stessi produttori per aiutare i clienti a valutare il costo dei loro circuiti stampati in base a diversi parametri come tipo di conduttore, dimensione, quantità, numero di strati, materiali isolanti, spessore, ecc.
2-4.Qual è il tempo di consegna richiesto per il PCB?
Il tempo di consegna si riferisce al tempo necessario per produrre e consegnare PCB a strato singolo/doppio/multistrato.Quando è necessario produrre una grande quantità di PCB, è necessario tenere conto dei tempi di consegna.Il tempo di consegna per PCB singolo/doppio/multistrato varia e dipende dalle dimensioni dell'area PCB.Naturalmente, se sei disposto a spendere di più, i tempi di consegna potrebbero essere ridotti.
2-5.Quale densità e livello di segnale richiede il PCB?
Il numero di strati in un PCB dipende dalla densità dei pin e dagli strati di segnale.Ad esempio, una densità di pin di 1,0 richiede 2 livelli di segnale e, man mano che la densità di pin diminuisce, il numero di livelli richiesti aumenterà.Se la densità dei pin è pari o inferiore a 0,2, sono necessari almeno 10 strati di PCB.
3.Vantaggi di diversi strati PCB: strato singolo/doppio strato/multistrato.
3-1.PCB a strato singolo
La costruzione di un PCB monostrato è semplice, costituita da un unico strato di strati pressati e saldati di materiale elettricamente conduttivo.Il primo strato è ricoperto da una piastra rivestita di rame, quindi viene applicato uno strato di solder-resist.Il diagramma di un PCB a strato singolo di solito mostra tre strisce colorate per rappresentare lo strato e i suoi due strati di copertura: grigio per lo strato dielettrico stesso, marrone per la piastra rivestita di rame e verde per lo strato di solder-resist.
Vantaggi:
● Bassi costi di produzione, in particolare per la produzione di elettronica di consumo, che presenta una maggiore efficienza in termini di costi.
● L'assemblaggio dei componenti, la perforazione, la saldatura e l'installazione sono relativamente semplici e il processo di produzione ha meno probabilità di incontrare problemi.
● Economico e adatto alla produzione di massa.
●Scelta ideale per progetti a bassa densità.
Applicazioni:
● I calcolatori di base utilizzano PCB a strato singolo.
● Le radio, come le radiosveglie a basso prezzo nei negozi di articoli generici, utilizzano in genere PCB a strato singolo.
● Le macchine da caffè utilizzano spesso PCB a strato singolo.
● Alcuni elettrodomestici utilizzano PCB a strato singolo.
3-2.PCB a doppio strato
Il PCB a doppio strato ha due strati di placcatura in rame con uno strato isolante in mezzo.I componenti sono posizionati su entrambi i lati della scheda, motivo per cui è anche chiamato PCB a doppia faccia.Sono prodotti collegando due strati di rame insieme a un materiale dielettrico in mezzo, e ogni lato del rame può trasmettere diversi segnali elettrici.Sono adatti per applicazioni che richiedono alta velocità e imballaggi compatti.
I segnali elettrici vengono instradati tra i due strati di rame e il materiale dielettrico tra di loro aiuta a impedire che questi segnali interferiscano tra loro.Il PCB a doppio strato è il circuito stampato più comune ed economico da produrre.
I PCB a doppio strato sono simili ai PCB a strato singolo, ma hanno una metà inferiore a specchio invertito.Quando si utilizzano PCB a doppio strato, lo strato dielettrico è più spesso di quello dei PCB a strato singolo.Inoltre, è presente una placcatura in rame su entrambi i lati superiore e inferiore del materiale dielettrico.Inoltre, la parte superiore e inferiore del pannello laminato sono ricoperte da uno strato di solder resist.
Lo schema di un PCB a doppio strato di solito si presenta come un sandwich a tre strati, con uno spesso strato grigio al centro che rappresenta il dielettrico, strisce marroni sugli strati superiore e inferiore che rappresentano il rame e sottili strisce verdi in alto e in basso che rappresenta lo strato di solder resist.
Vantaggi:
● Il design flessibile lo rende adatto a una varietà di dispositivi.
● Struttura a basso costo che lo rende conveniente per la produzione di massa.
● Design semplice.
● Piccole dimensioni adatte a varie apparecchiature.
Applicazioni:
I PCB a doppio strato sono adatti per un'ampia gamma di dispositivi elettronici semplici e complessi.Esempi di apparecchiature prodotte in serie che presentano PCB a doppio strato includono:
● Le unità HVAC, i sistemi di riscaldamento e raffreddamento residenziali di varie marche includono tutti circuiti stampati a doppio strato.
● Amplificatori, PCB a doppio strato sono dotati di amplificatori utilizzati da molti musicisti.
● Stampanti e varie periferiche per computer si affidano a PCB a doppio strato.
3-3.PCB a quattro strati
Un PCB a 4 strati è un circuito stampato con quattro strati conduttivi: superiore, due strati interni e inferiore.Entrambi gli strati interni costituiscono il nucleo, tipicamente utilizzato come piano di alimentazione o di massa, mentre gli strati superiore e inferiore esterni vengono utilizzati per posizionare i componenti e instradare i segnali.
Gli strati esterni sono generalmente ricoperti da uno strato di solder resist con piazzole esposte per fornire punti di posizionamento per il collegamento di dispositivi montati in superficie e componenti a foro passante.I fori passanti vengono generalmente utilizzati per fornire connessioni tra i quattro strati, che vengono laminati insieme per formare una scheda.
Ecco la suddivisione di questi strati:
- Strato 1: Strato inferiore, solitamente in rame.Serve come base dell'intero circuito stampato, fornendo supporto per gli altri strati.
- Livello 2: livello di potenza.Si chiama così perché fornisce alimentazione pulita e stabile a tutti i componenti sul circuito stampato.
- Livello 3: livello del piano di massa, che funge da sorgente di terra per tutti i componenti sul circuito stampato.
- Livello 4: livello superiore utilizzato per instradare i segnali e fornire punti di connessione per i componenti.
In un design PCB a 4 strati, 4 tracce di rame sono separate da 3 strati di dielettrico interno e sono sigillate in alto e in basso con strati di solder resist.In genere, le regole di progettazione per PCB a 4 strati vengono mostrate utilizzando 9 tracce e 3 colori: marrone per rame, grigio per core e prepreg e verde per solder resist.
Vantaggi:
● Durata: i PCB a quattro strati sono più robusti delle schede a strato singolo ea doppio strato.
● Dimensioni compatte: il design compatto dei PCB a quattro strati può adattarsi a un'ampia gamma di dispositivi.
●Flessibilità - I PCB a quattro strati possono funzionare in più tipi di dispositivi elettronici, inclusi quelli semplici e complessi.
● Sicurezza - Allineando correttamente gli strati di alimentazione e di terra, i PCB a quattro strati possono proteggere dalle interferenze elettromagnetiche.
● Leggero: i dispositivi dotati di PCB a quattro strati richiedono meno cablaggio interno, quindi sono generalmente più leggeri.
Applicazioni:
● Sistemi satellitari - I PCB multistrato sono equipaggiati nei satelliti in orbita.
● Dispositivi portatili: smartphone e tablet sono generalmente dotati di PCB a quattro strati.
● Apparecchiature per l'esplorazione spaziale - I circuiti stampati multistrato forniscono energia alle apparecchiature per l'esplorazione spaziale.
3-4.PCB a 6 strati
Un PCB a 6 strati è essenzialmente una scheda a 4 strati con due strati di segnale aggiuntivi aggiunti tra i piani.Uno stack di PCB standard a 6 strati comprende 4 strati di instradamento (due esterni e due interni) e 2 piani interni (uno per la messa a terra e uno per l'alimentazione).
Fornire 2 strati interni per segnali ad alta velocità e 2 strati esterni per segnali a bassa velocità amplifica notevolmente l'EMI (interferenza elettromagnetica).L'IME è l'energia dei segnali all'interno di dispositivi elettronici che vengono interrotti da radiazioni o induzione.
Esistono varie disposizioni per lo stackup di un PCB a 6 strati, ma il numero di strati di alimentazione, segnale e massa utilizzati dipende dai requisiti dell'applicazione.
Uno stack di PCB standard a 6 strati include strato superiore - prepreg - strato di massa interno - nucleo - strato di instradamento interno - prepreg - strato di instradamento interno - nucleo - strato di alimentazione interno - prepreg - strato inferiore.
Sebbene si tratti di una configurazione standard, potrebbe non essere adatta a tutti i progetti PCB e potrebbe essere necessario riposizionare gli strati o disporre di strati più specifici.Tuttavia, l'efficienza del cablaggio e la riduzione al minimo della diafonia devono essere considerate durante il loro posizionamento.
Vantaggi:
● Resistenza - I PCB a sei strati sono più spessi dei loro predecessori più sottili e quindi più robusti.
● Compattezza - I pannelli con sei strati di questo spessore hanno maggiori capacità tecniche e possono consumare meno larghezza.
● Elevata capacità - I PCB a sei strati o più forniscono un'alimentazione ottimale per i dispositivi elettronici e riducono notevolmente la possibilità di diafonia e interferenze elettromagnetiche.
Applicazioni:
● Computer: i PCB a 6 strati hanno contribuito al rapido sviluppo dei personal computer, rendendoli più compatti, leggeri e veloci.
● Archiviazione dei dati - L'elevata capacità dei PCB a sei strati ha reso i dispositivi di archiviazione dei dati sempre più abbondanti nell'ultimo decennio.
● Sistemi di allarme antincendio - Utilizzando 6 o più circuiti stampati, i sistemi di allarme diventano più precisi al momento del rilevamento di un pericolo reale.
Man mano che il numero di strati in un circuito stampato aumenta oltre il quarto e il sesto strato, all'impilamento vengono aggiunti più strati di rame conduttivo e strati di materiale dielettrico.
Ad esempio, un PCB a otto strati contiene quattro piani e quattro strati di rame di segnale, otto in totale, collegati da sette file di materiale dielettrico.Lo stackup a otto strati è sigillato con strati di maschera di saldatura dielettrica in alto e in basso.Essenzialmente, lo stack di PCB a otto strati è simile a quello a sei strati, ma con una coppia aggiuntiva di colonne in rame e prepreg.
Shenzhen ANKE PCB Co.,LTD
2023-6-17
Tempo di pubblicazione: 26-giu-2023
