Os engenheiros elétricos geralmente enfrentam o dilema de determinar o número ideal de camadas para um projeto de PCB.É melhor usar mais camadas ou menos camadas?Como você toma a decisão sobre o número de camadas para um PCB?
1.O que significa camada PCB?
As camadas de um PCB referem-se às camadas de cobre que são laminadas com o substrato.Com exceção dos PCBs de camada única que possuem apenas uma camada de cobre, todos os PCBs com duas ou mais camadas possuem um número par de camadas.Os componentes são soldados na camada mais externa, enquanto as outras camadas servem como conexões de fiação.No entanto, alguns PCBs de última geração também incorporam componentes nas camadas internas.
Os PCBs são usados para fabricar vários dispositivos eletrônicos e máquinas em diferentes indústrias, como eletrônicos de consumo, automotivo, telecomunicações, aeroespacial, militar e médico
indústrias.O número de camadas e o tamanho de uma placa específica determinam a potência e a capacidade do PCB.À medida que o número de camadas aumenta, também aumenta a funcionalidade.
2.Como determinar o número de camadas de PCB?
Ao decidir sobre o número apropriado de camadas para um PCB, é importante considerar os benefícios do uso de várias camadas em vez de camadas simples ou duplas.Ao mesmo tempo, também é necessário considerar as vantagens de usar um design de camada única em relação aos designs de multicamadas.Esses fatores podem ser avaliados a partir das cinco perspectivas a seguir:
2-1.Onde o PCB será usado?
Ao determinar as especificações de uma placa PCB, é crucial considerar a máquina ou equipamento pretendido em que a PCB será usada, bem como os requisitos específicos da placa de circuito para tal equipamento.Isso inclui identificar se a placa PCB será usada em sistemas sofisticados e
produtos eletrônicos complexos ou em produtos mais simples com funcionalidade básica.
2-2.Qual frequência de trabalho é necessária para o PCB?
A questão da frequência de trabalho precisa ser considerada ao projetar uma placa de circuito impresso, pois esse parâmetro determina a funcionalidade e a capacidade da placa de circuito impresso.Para maior velocidade e capacidades operacionais, PCBs multicamadas são essenciais.
2-3.Qual é o orçamento do projeto?
Outros fatores a serem considerados são os custos de fabricação de
e PCBs de dupla camada versus PCBs multicamadas.Se você deseja um PCB com a maior capacidade possível, o custo será inevitavelmente relativamente alto.
Algumas pessoas perguntam sobre a relação entre o número de camadas em um PCB e seu preço.Geralmente, quanto mais camadas um PCB tiver, maior será seu preço.Isso ocorre porque projetar e fabricar um PCB multicamadas leva mais tempo e, portanto, custa mais.O gráfico abaixo mostra o custo médio de PCBs multicamadas para três fabricantes diferentes nas seguintes condições:
Quantidade de pedido de PCB: 100;
Tamanho do PCB: 400 mm x 200 mm;
Número de camadas: 2, 4, 6, 8, 10.
O gráfico mostra o preço médio dos PCBs de três empresas diferentes, sem incluir os custos de envio.O custo de um PCB pode ser avaliado usando sites de cotação de PCB, que permitem selecionar diferentes parâmetros, como tipo de condutor, tamanho, quantidade e número de camadas.Este gráfico fornece apenas uma ideia geral dos preços médios de PCB de três fabricantes, e os preços podem variar de acordo com o número de camadas.Os custos de envio não estão incluídos.Calculadoras eficazes estão disponíveis online, fornecidas pelos próprios fabricantes para ajudar os clientes a avaliar o custo de seus circuitos impressos com base em diferentes parâmetros, como tipo de condutor, tamanho, quantidade, número de camadas, materiais de isolamento, espessura etc.
2-4.Qual é o tempo de entrega necessário para o PCB?
O tempo de entrega refere-se ao tempo que leva para fabricar e entregar PCBs simples/duplas/multicamadas.Quando você precisa produzir uma grande quantidade de PCBs, o tempo de entrega precisa ser levado em consideração.O tempo de entrega para PCBs simples/duplas/multicamadas varia e depende do tamanho da área do PCB.Claro, se você estiver disposto a gastar mais dinheiro, o tempo de entrega pode ser reduzido.
2-5.Qual densidade e camada de sinal o PCB requer?
O número de camadas em um PCB depende da densidade dos pinos e das camadas de sinal.Por exemplo, uma densidade de pinos de 1,0 requer 2 camadas de sinal e, à medida que a densidade de pinos diminui, o número de camadas necessárias aumenta.Se a densidade do pino for 0,2 ou menos, pelo menos 10 camadas de PCB serão necessárias.
3. Vantagens de diferentes camadas de PCB - Camada única/Camada dupla/Camada múltipla.
3-1.PCB de camada única
A construção de uma PCB de camada única é simples, consistindo em uma única camada de camadas prensadas e soldadas de material eletricamente condutor.A primeira camada é coberta com uma placa revestida de cobre e, em seguida, uma camada resistente à solda é aplicada.O diagrama de uma PCB de camada única geralmente mostra três tiras coloridas para representar a camada e suas duas camadas de cobertura - cinza para a própria camada dielétrica, marrom para a placa revestida de cobre e verde para a camada resistente à solda.
Vantagens:
● Baixo custo de fabricação, principalmente para a produção de eletroeletrônicos, que possui maior eficiência de custo.
● A montagem de componentes, perfuração, soldagem e instalação são relativamente simples e o processo de produção tem menos probabilidade de encontrar problemas.
● Econômico e adequado para produção em massa.
●Escolha ideal para projetos de baixa densidade.
Formulários:
● As calculadoras básicas usam PCBs de camada única.
● Rádios, como rádio-despertadores baratos em lojas de mercadorias em geral, geralmente usam PCBs de camada única.
● As máquinas de café geralmente usam PCBs de camada única.
● Alguns eletrodomésticos usam PCBs de camada única.
3-2.PCB de camada dupla
O PCB de camada dupla possui duas camadas de revestimento de cobre com uma camada isolante entre elas.Os componentes são colocados em ambos os lados da placa, por isso também é chamado de PCB de dupla face.Eles são fabricados conectando duas camadas de cobre com um material dielétrico no meio, e cada lado do cobre pode transmitir diferentes sinais elétricos.Eles são adequados para aplicações que exigem alta velocidade e embalagens compactas.
Os sinais elétricos são roteados entre as duas camadas de cobre, e o material dielétrico entre elas ajuda a evitar que esses sinais interfiram um no outro.O PCB de camada dupla é a placa de circuito mais comum e econômica para fabricar.
Os PCBs de camada dupla são semelhantes aos PCBs de camada única, mas possuem uma metade inferior espelhada invertida.Ao usar PCBs de camada dupla, a camada dielétrica é mais espessa que a de PCBs de camada única.Além disso, há revestimento de cobre nos lados superior e inferior do material dielétrico.Além disso, a parte superior e inferior da placa laminada são cobertas com uma camada resistente à solda.
O diagrama de uma placa de circuito impresso de dupla camada geralmente se parece com um sanduíche de três camadas, com uma espessa camada cinza no meio representando o dielétrico, listras marrons nas camadas superior e inferior representando o cobre e finas listras verdes na parte superior e inferior representando a camada de resistência de solda.
Vantagens:
● O design flexível o torna adequado para uma variedade de dispositivos.
● Estrutura de baixo custo que a torna conveniente para produção em massa.
● Design simples.
● Tamanho pequeno adequado para vários equipamentos.
Formulários:
PCBs de camada dupla são adequados para uma ampla gama de dispositivos eletrônicos simples e complexos.Exemplos de equipamentos produzidos em massa que apresentam PCBs de camada dupla incluem:
● Unidades HVAC, aquecimento residencial e sistemas de resfriamento de várias marcas incluem placas de circuito impresso de camada dupla.
● Amplificadores, PCBs de camada dupla são equipados com unidades amplificadoras usadas por muitos músicos.
● Impressoras e vários periféricos de computador dependem de PCBs de camada dupla.
3-3.PCB de quatro camadas
Um PCB de 4 camadas é uma placa de circuito impresso com quatro camadas condutoras: superior, duas camadas internas e inferior.Ambas as camadas internas são o núcleo, normalmente usadas como plano de alimentação ou terra, enquanto as camadas superior e inferior externas são usadas para colocar componentes e rotear sinais.
As camadas externas geralmente são cobertas com uma camada resistente à solda com almofadas expostas para fornecer pontos de posicionamento para conectar dispositivos montados na superfície e componentes de passagem.Os orifícios de passagem são normalmente usados para fornecer conexões entre as quatro camadas, que são laminadas juntas para formar uma placa.
Aqui está a divisão dessas camadas:
- Camada 1: Camada inferior, geralmente feita de cobre.Ele serve como base de toda a placa de circuito, fornecendo suporte para as outras camadas.
- Camada 2: Camada de energia.É chamado assim porque fornece energia limpa e estável a todos os componentes da placa de circuito.
- Camada 3: camada de plano de terra, servindo como fonte de terra para todos os componentes da placa de circuito.
- Camada 4: Camada superior usada para rotear sinais e fornecer pontos de conexão para componentes.
Em um projeto de PCB de 4 camadas, 4 traços de cobre são separados por 3 camadas de dielétrico interno e são selados na parte superior e inferior com camadas resistentes à solda.Normalmente, as regras de projeto para PCBs de 4 camadas são mostradas usando 9 traços e 3 cores - marrom para cobre, cinza para núcleo e pré-impregnado e verde para resistência de solda.
Vantagens:
● Durabilidade - PCBs de quatro camadas são mais robustos do que placas de camada única e dupla.
● Tamanho compacto - O design pequeno de PCBs de quatro camadas pode acomodar uma ampla gama de dispositivos.
●Flexibilidade - PCBs de quatro camadas podem funcionar em vários tipos de dispositivos eletrônicos, incluindo os simples e complexos.
● Segurança - Alinhando adequadamente as camadas de energia e aterramento, PCBs de quatro camadas podem proteger contra interferência eletromagnética.
● Leve - Dispositivos equipados com PCBs de quatro camadas requerem menos fiação interna, por isso são normalmente mais leves.
Formulários:
● Sistemas de satélites - PCBs multicamadas são equipados em satélites em órbita.
● Dispositivos portáteis - Smartphones e tablets são normalmente equipados com PCBs de quatro camadas.
● Equipamento de exploração espacial - Placas de circuito impresso multicamadas fornecem energia ao equipamento de exploração espacial.
3-4.pcb de 6 camadas
Um PCB de 6 camadas é essencialmente uma placa de 4 camadas com duas camadas de sinal adicionais adicionadas entre os planos.Uma pilha de PCB padrão de 6 camadas inclui 4 camadas de roteamento (duas externas e duas internas) e 2 planos internos (um para terra e outro para alimentação).
Fornecer 2 camadas internas para sinais de alta velocidade e 2 camadas externas para sinais de baixa velocidade amplifica significativamente a EMI (interferência eletromagnética).EMI é a energia de sinais dentro de dispositivos eletrônicos sendo interrompidos por radiação ou indução.
Existem vários arranjos para o empilhamento de um PCB de 6 camadas, mas o número de camadas de energia, sinal e terra usadas depende dos requisitos da aplicação.
Um empilhamento de PCB padrão de 6 camadas inclui camada superior - prepreg - camada interna do solo - núcleo - camada de roteamento interno - prepreg - camada de roteamento interno - núcleo - camada de energia interna - prepreg - camada inferior.
Embora esta seja uma configuração padrão, pode não ser adequada para todos os projetos de PCB e pode ser necessário reposicionar as camadas ou ter camadas mais específicas.No entanto, a eficiência da fiação e a minimização do crosstalk devem ser consideradas ao colocá-los.
Vantagens:
● Resistência - PCBs de seis camadas são mais espessos do que seus predecessores mais finos e, portanto, mais robustos.
● Compacidade - Placas com seis camadas dessa espessura possuem maior capacidade técnica e podem consumir menos largura.
● Alta capacidade - PCBs de seis camadas ou mais fornecem energia ideal para dispositivos eletrônicos e reduzem bastante a possibilidade de diafonia e interferência eletromagnética.
Formulários:
● Computadores - PCBs de 6 camadas ajudaram a impulsionar o rápido desenvolvimento de computadores pessoais, tornando-os mais compactos, leves e rápidos.
● Armazenamento de dados - A alta capacidade dos PCBs de seis camadas tornou os dispositivos de armazenamento de dados cada vez mais abundantes na última década.
● Sistemas de alarme de incêndio - Utilizando 6 ou mais placas de circuito, os sistemas de alarme tornam-se mais precisos no momento de detectar o perigo real.
À medida que o número de camadas em uma placa de circuito impresso aumenta além da quarta e da sexta camadas, mais camadas de cobre condutor e camadas de material dielétrico são adicionadas ao empilhamento.
Por exemplo, um PCB de oito camadas contém quatro planos e quatro camadas de cobre de sinal - oito no total - conectadas por sete fileiras de material dielétrico.A pilha de oito camadas é selada com camadas de máscara de solda dielétrica na parte superior e inferior.Essencialmente, o empilhamento de PCB de oito camadas é semelhante ao de seis camadas, mas com um par adicional de cobre e coluna pré-impregnada.
Shenzhen ANKE PCB Co.,LTD
17/06/2023
Horário da postagem: 26 de junho de 2023
