Los ingenieros eléctricos a menudo se enfrentan al dilema de determinar el número óptimo de capas para un diseño de PCB.¿Es mejor usar más capas o menos capas?¿Cómo se toma la decisión sobre el número de capas para una PCB?
1.¿Qué significa capa de PCB?
Las capas de una PCB se refieren a las capas de cobre que se laminan con el sustrato.A excepción de los PCB de una sola capa que tienen solo una capa de cobre, todos los PCB con dos o más capas tienen un número par de capas.Los componentes están soldados en la capa más externa, mientras que las otras capas sirven como conexiones de cableado.Sin embargo, algunas PCB de gama alta también incorporarán componentes dentro de las capas internas.
Los PCB se utilizan para fabricar varios dispositivos electrónicos y maquinaria en diferentes industrias, como electrónica de consumo, automotriz, telecomunicaciones, aeroespacial, militar y médica.
industriasEl número de capas y el tamaño de una placa específica determina la potencia y la capacidad de la PCB.A medida que aumenta el número de capas, también lo hace la funcionalidad.
2.¿Cómo determinar el número de capas de PCB?
Al decidir el número apropiado de capas para una PCB, es importante considerar los beneficios de usar múltiples capas versus capas simples o dobles.Al mismo tiempo, también es necesario considerar las ventajas de utilizar un diseño de una sola capa frente a los diseños de varias capas.Estos factores pueden evaluarse desde las siguientes cinco perspectivas:
2-1.¿Dónde se utilizará la PCB?
Al determinar las especificaciones para una placa de circuito impreso, es fundamental tener en cuenta la máquina o el equipo previsto en el que se utilizará la placa de circuito impreso, así como los requisitos específicos de la placa de circuito para dicho equipo.Esto incluye identificar si la placa PCB se usará en aplicaciones sofisticadas y
productos electrónicos complejos, o en productos más simples con funcionalidad básica.
2-2.¿Qué frecuencia de trabajo se necesita para la PCB?
La cuestión de la frecuencia de trabajo debe tenerse en cuenta al diseñar una placa de circuito impreso, ya que este parámetro determina la funcionalidad y la capacidad de la placa de circuito impreso.Para una mayor velocidad y capacidades operativas, los PCB multicapa son esenciales.
2-3.¿Cuál es el presupuesto del proyecto?
Otros factores a considerar son los costos de fabricación de un solo
y PCB de doble capa versus PCB de múltiples capas.Si desea una PCB con la mayor capacidad posible, el costo inevitablemente será relativamente alto.
Algunas personas preguntan sobre la relación entre el número de capas en una placa de circuito impreso y su precio.En general, cuantas más capas tenga una placa de circuito impreso, mayor será su precio.Esto se debe a que diseñar y fabricar una placa de circuito impreso multicapa lleva más tiempo y, por lo tanto, cuesta más.El gráfico a continuación muestra el costo promedio de PCB multicapa para tres fabricantes diferentes bajo las siguientes condiciones:
Cantidad de pedido de placa de circuito impreso: 100;
Tamaño de placa de circuito impreso: 400 mm x 200 mm;
Número de capas: 2, 4, 6, 8, 10.
El gráfico muestra el precio promedio de los PCB de tres compañías diferentes, sin incluir los costos de envío.El costo de un PCB se puede evaluar utilizando sitios web de cotización de PCB, que le permiten seleccionar diferentes parámetros, como el tipo de conductor, el tamaño, la cantidad y el número de capas.Este gráfico solo proporciona una idea general de los precios promedio de PCB de tres fabricantes, y los precios pueden variar según la cantidad de capas.Los gastos de envío no están incluidos.Hay calculadoras efectivas disponibles en línea, proporcionadas por los propios fabricantes para ayudar a los clientes a evaluar el costo de sus circuitos impresos en función de diferentes parámetros, como el tipo de conductor, el tamaño, la cantidad, el número de capas, los materiales de aislamiento, el grosor, etc.
2-4.¿Cuál es el tiempo de entrega requerido para el PCB?
El tiempo de entrega se refiere al tiempo que se tarda en fabricar y entregar PCB de una, dos o varias capas.Cuando necesite producir una gran cantidad de PCB, debe tener en cuenta el tiempo de entrega.El tiempo de entrega para PCB de una/doble/multicapa varía y depende del tamaño del área de PCB.Por supuesto, si está dispuesto a gastar más dinero, el tiempo de entrega puede acortarse.
2-5.¿Qué densidad y capa de señal requiere la PCB?
El número de capas en una PCB depende de la densidad de pines y las capas de señal.Por ejemplo, una densidad de pines de 1.0 requiere 2 capas de señal y, a medida que la densidad de pines disminuye, la cantidad de capas requeridas aumentará.Si la densidad de pines es 0,2 o menos, se requieren al menos 10 capas de PCB.
3.Ventajas de las diferentes capas de PCB: una sola capa/doble capa/multicapa.
3-1.PCB de una sola capa
La construcción de una placa de circuito impreso de una sola capa es simple y consta de una sola capa de capas prensadas y soldadas de material conductor de electricidad.La primera capa se cubre con una placa revestida de cobre y luego se aplica una capa resistente a la soldadura.El diagrama de una PCB de una sola capa generalmente muestra tres tiras de colores para representar la capa y sus dos capas de cobertura: gris para la capa dieléctrica en sí, marrón para la placa revestida de cobre y verde para la capa resistente a la soldadura.
ventajas:
● Bajo costo de fabricación, especialmente para la producción de electrónica de consumo, que tiene una mayor rentabilidad.
● El ensamblaje de los componentes, la perforación, la soldadura y la instalación son relativamente simples y es menos probable que el proceso de producción encuentre problemas.
● Económico y adecuado para la producción en masa.
●Opción ideal para diseños de baja densidad.
Aplicaciones:
● Las calculadoras básicas usan PCB de una sola capa.
● Las radios, como los relojes despertadores de radio de bajo precio en las tiendas de mercadería general, generalmente usan PCB de una sola capa.
● Las máquinas de café suelen utilizar PCB de una sola capa.
● Algunos electrodomésticos utilizan PCB de una sola capa.
3-2.PCB de doble capa
La placa de circuito impreso de doble capa tiene dos capas de revestimiento de cobre con una capa aislante en el medio.Los componentes se colocan en ambos lados de la placa, por lo que también se denomina PCB de doble cara.Se fabrican conectando dos capas de cobre entre sí con un material dieléctrico en el medio, y cada lado del cobre puede transmitir diferentes señales eléctricas.Son adecuados para aplicaciones que requieren empaques compactos y de alta velocidad.
Las señales eléctricas se enrutan entre las dos capas de cobre y el material dieléctrico entre ellas ayuda a evitar que estas señales interfieran entre sí.La PCB de doble capa es la placa de circuito más común y económica de fabricar.
Los PCB de doble capa son similares a los de una sola capa, pero tienen una mitad inferior espejada invertida.Cuando se utilizan PCB de doble capa, la capa dieléctrica es más gruesa que la de las PCB de una sola capa.Además, hay un recubrimiento de cobre en los lados superior e inferior del material dieléctrico.Además, la parte superior e inferior de la placa laminada están cubiertas con una capa resistente a la soldadura.
El diagrama de una placa de circuito impreso de doble capa suele parecerse a un sándwich de tres capas, con una gruesa capa gris en el medio que representa el dieléctrico, franjas marrones en las capas superior e inferior que representan el cobre y delgadas franjas verdes en la parte superior e inferior. que representa la capa resistente a la soldadura.
ventajas:
● El diseño flexible lo hace adecuado para una variedad de dispositivos.
● Estructura de bajo costo que lo hace conveniente para la producción en masa.
● Diseño sencillo.
● Tamaño pequeño adecuado para varios equipos.
Aplicaciones:
Los PCB de doble capa son adecuados para una amplia gama de dispositivos electrónicos simples y complejos.Los ejemplos de equipos producidos en masa que cuentan con PCB de doble capa incluyen:
● Las unidades HVAC, los sistemas de calefacción y refrigeración residenciales de varias marcas incluyen placas de circuito impreso de doble capa.
● Amplificadores, las placas de circuito impreso de doble capa están equipadas con unidades amplificadoras utilizadas por muchos músicos.
● Las impresoras y varios periféricos informáticos se basan en PCB de doble capa.
3-3.PCB de cuatro capas
Una PCB de 4 capas es una placa de circuito impreso con cuatro capas conductoras: superior, dos capas internas y una inferior.Ambas capas internas son el núcleo, que normalmente se usa como plano de alimentación o de tierra, mientras que las capas superior e inferior externas se usan para colocar componentes y enrutar señales.
Las capas exteriores generalmente están cubiertas con una capa resistente a la soldadura con almohadillas expuestas para proporcionar puntos de ubicación para conectar dispositivos montados en la superficie y componentes de orificio pasante.Los orificios pasantes se utilizan normalmente para proporcionar conexiones entre las cuatro capas, que se laminan juntas para formar un tablero.
Aquí está el desglose de estas capas:
- Capa 1: Capa inferior, generalmente de cobre.Sirve como la base de toda la placa de circuito y proporciona soporte para las otras capas.
- Capa 2: Capa de potencia.Se llama así porque proporciona energía limpia y estable a todos los componentes de la placa de circuito.
- Capa 3: capa del plano de tierra, que sirve como fuente de tierra para todos los componentes de la placa de circuito.
- Capa 4: capa superior utilizada para enrutar señales y proporcionar puntos de conexión para componentes.
En un diseño de PCB de 4 capas, 4 trazas de cobre están separadas por 3 capas de dieléctrico interno y están selladas en la parte superior e inferior con capas de resistencia de soldadura.Por lo general, las reglas de diseño para PCB de 4 capas se muestran usando 9 trazas y 3 colores: marrón para cobre, gris para núcleo y preimpregnado, y verde para resistencia de soldadura.
ventajas:
● Durabilidad: las placas de circuito impreso de cuatro capas son más robustas que las placas de una o dos capas.
● Tamaño compacto: el diseño pequeño de las PCB de cuatro capas puede adaptarse a una amplia gama de dispositivos.
●Flexibilidad: las PCB de cuatro capas pueden funcionar en varios tipos de dispositivos electrónicos, incluidos los simples y los complejos.
● Seguridad: al alinear correctamente las capas de alimentación y tierra, las placas de circuito impreso de cuatro capas pueden protegerse contra las interferencias electromagnéticas.
● Ligero: los dispositivos equipados con PCB de cuatro capas requieren menos cableado interno, por lo que suelen ser más livianos.
Aplicaciones:
● Sistemas satelitales: los PCB de múltiples capas están equipados en satélites en órbita.
● Dispositivos portátiles: los teléfonos inteligentes y las tabletas suelen estar equipados con PCB de cuatro capas.
● Equipos de exploración espacial: las placas de circuito impreso multicapa proporcionan energía a los equipos de exploración espacial.
3-4.pcb de 6 capas
Una PCB de 6 capas es esencialmente una placa de 4 capas con dos capas de señal adicionales agregadas entre los planos.Un apilamiento de PCB estándar de 6 capas incluye 4 capas de enrutamiento (dos externas y dos internas) y 2 planos internos (uno para tierra y otro para alimentación).
Proporcionar 2 capas internas para señales de alta velocidad y 2 capas externas para señales de baja velocidad amplifica significativamente la EMI (interferencia electromagnética).EMI es la energía de las señales dentro de los dispositivos electrónicos que se interrumpen por radiación o inducción.
Hay varios arreglos para el apilamiento de una PCB de 6 capas, pero la cantidad de capas de alimentación, señal y tierra utilizadas depende de los requisitos de la aplicación.
Un apilamiento de PCB estándar de 6 capas incluye capa superior - preimpregnado - capa de tierra interna - núcleo - capa de enrutamiento interno - preimpregnado - capa de enrutamiento interno - núcleo - capa de alimentación interna - preimpregnado - capa inferior.
Aunque esta es una configuración estándar, es posible que no sea adecuada para todos los diseños de PCB y que sea necesario cambiar la posición de las capas o tener capas más específicas.Sin embargo, se debe considerar la eficiencia del cableado y la minimización de la diafonía al colocarlos.
ventajas:
● Resistencia: los PCB de seis capas son más gruesos que sus predecesores más delgados y, por lo tanto, más robustos.
● Compacidad - Los tableros con seis capas de este espesor tienen mayores capacidades técnicas y pueden consumir menos ancho.
● Alta capacidad: las placas de circuito impreso de seis capas o más proporcionan una potencia óptima para los dispositivos electrónicos y reducen en gran medida la posibilidad de diafonía e interferencia electromagnética.
Aplicaciones:
● Computadoras: las PCB de 6 capas ayudaron a impulsar el rápido desarrollo de las computadoras personales, haciéndolas más compactas, livianas y rápidas.
● Almacenamiento de datos: la alta capacidad de las PCB de seis capas ha hecho que los dispositivos de almacenamiento de datos sean cada vez más abundantes durante la última década.
● Sistemas de alarma contra incendios - Utilizando 6 o más placas de circuitos, los sistemas de alarma se vuelven más precisos al momento de detectar un peligro real.
A medida que el número de capas en una placa de circuito impreso aumenta más allá de la cuarta y la sexta capa, se agregan más capas de cobre conductor y capas de material dieléctrico a la acumulación.
Por ejemplo, una placa de circuito impreso de ocho capas contiene cuatro planos y cuatro capas de cobre de señal (ocho en total) conectadas por siete filas de material dieléctrico.El apilamiento de ocho capas está sellado con capas de máscara de soldadura dieléctrica en la parte superior e inferior.Esencialmente, el apilamiento de PCB de ocho capas es similar al de seis capas, pero con un par adicional de columnas de cobre y preimpregnado.
Shenzhen ANKE PCB Co.,LTD
2023-6-17
Hora de publicación: 26-jun-2023
