Los ingenieros eléctricos a menudo enfrentan el dilema de determinar el número óptimo de capas para unDiseño 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 la capa de PCB?
Las capas de una PCB se refieren a las capas de cobre que están laminadas con elsustrato. ExceptoPCB de una sola capaque tienen solo una capa de cobre, todos los PCB con dos o más capas tienen un número par de capas. Los componentes se soldan en la capa más externa, mientras que las otras capas sirven como conexiones de cableado. Sin embargo, algunos PCB de alta gama también integrarán componentes dentro de las capas internas.
Los PCB se utilizan para fabricar varios dispositivos y maquinaria electrónicos en diferentes industrias, comoElectrónica de consumo, automotriz,telecomunicaciones, aeroespacial, militar y médico
industrias. El número de capas y el tamaño de una placa específica determina la potencia ycapacidadde 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 sobre el número apropiado de capas para una PCB, es importante considerar los beneficios de usarmúltiples capasversus capas simples o dobles. Al mismo tiempo, también es necesario considerar las ventajas de usar un diseño de una sola capa frente a las de los diseños multicapa. Estos factores pueden evaluarse desde las siguientes cinco perspectivas:
2-1. ¿Dónde se utilizará el PCB?
Al determinar las especificaciones para una placa PCB, es crucial considerar la máquina o equipo previsto en el que se utilizará la PCB, así como los requisitos específicos de la placa de circuito para dicho equipo. Esto incluye identificar si la placa PCB se utilizará en sofisticado y
productos electrónicos complejos, o en productos más simples con funcionalidad básica.
2-2. ¿Qué frecuencia de trabajo se necesita para la PCB?
El problema de la frecuencia de trabajo debe considerarse al diseñar una PCB ya que este parámetro determina la funcionalidad y la capacidad de la PCB. Para capacidades operativas y de mayor velocidad, los PCB de múltiples capas son esenciales.
2-3. ¿Cuál es el presupuesto del proyecto?
Otros factores a considerar son los costos de fabricación de
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 PCB y su precio. En general, cuantas más capas tenga una PCB, mayor será su precio. Esto se debe a diseñar yfabricaciónUna PCB de múltiples capas lleva más tiempo y, por lo tanto, cuesta más. El cuadro a continuación muestra el costo promedio de los PCB de múltiples capas para tres fabricantes diferentes en las siguientes condiciones:
Cantidad de pedido de PCB: 100;
Tamaño de PCB: 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 una 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 cuadro solo proporciona una idea general de los precios promedio de PCB de tres fabricantes, y los precios pueden variar según el número de capas. Los costos de envío no están incluidos. Las calculadoras efectivas están 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 la PCB?
El tiempo de entrega se refiere al tiempo que lleva fabricar y entregar PCB de una sola/doble/multicapa. Cuando necesite producir una gran cantidad de PCB,el tiempo de entregadebe tenerse en cuenta. El tiempo de entrega para PCB de una sola/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 requieren el PCB?
El número de capas en una PCB depende de la densidad del pasador y las capas de señal. Por ejemplo, una densidad de pin de 1.0 requiere 2 capas de señal, y a medida que disminuye la densidad del pasador, aumentará el número de capas requeridas. Si la densidad del PIN es 0.2 o menos, se requieren al menos 10 capas de PCB.
3. Advantimientos de diferentes capas de PCB: una sola capa/doble capa/múltiples capas.
3-1. PCB de una sola capa
La construcción de una PCB de una sola capa es simple, que consiste en una sola capa de capas prensadas y soldadas de material conductivo eléctrico. La primera capa está cubierta con una placa revestida de cobre, y luego se aplica una capa de resistencia a la soldadura. El diagrama de una PCB de una sola capa generalmente muestra tres tiras de color 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 eficiencia de rentabilidad.
● El ensamblaje de componentes, perforación, soldadura e instalación es relativamente simple, y elproceso de producciónes menos probable que encuentre problemas.
● Económico y adecuado para la producción en masa.
● Elección ideal para diseños de baja densidad.
Aplicaciones:
● Las calculadoras básicas usan PCB de una sola capa.
● Las radios, como los relojes de radio de radio de bajo precio en las tiendas de mercancías generales, generalmente usan PCB de una sola capa.
● Las máquinas de café a menudo usan PCB de una sola capa.
● Algunos electrodomésticos usan PCB de una sola capa.
3-2. PCB de doble capa
La PCB de doble capa tiene dos capas de placas de cobre con una capa aislante en el medio.Componentesse colocan en ambos lados de la placa, por lo que también se llama PCB de doble cara. Se fabrican conectando dos capas de cobre junto con un material dieléctrico en el medio, y cada lado del cobre puede transmitir diferentes señales eléctricas. Son adecuados para aplicaciones que requieren altas velocidades y envases compactos.
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 para fabricar.
Los PCB de doble capa son similares a los PCB de una sola capa, pero tienen una mitad inferior reflejada invertida. Cuando se usa PCB de doble capa, la capa dieléctrica es más gruesa que la de los PCB de una sola capa. Además, hay un revestimiento de cobre en los lados superior e inferior del material dieléctrico. Además, la parte superior e inferior de la tabla laminada está cubierta con una capa de resistencia de soldadura.
El diagrama de una PCB de doble capa generalmente parece un sándwich de tres capas, con una capa gris gruesa en el medio que representa las rayas dieléctricas y marrones en las capas superior e inferior que representan el cobre, y las rayas verdes delgadas en la parte superior y la parte inferior representan la capa de resistencia de 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 simple.
● 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 presentan PCB de doble capa incluyen:
● Las unidades de HVAC, los sistemas de calefacción y enfriamiento residencial de varias marcas incluyen placas de circuito impreso de doble capa.
● Amplificadores, los PCB de doble capa están equipados con unidades de amplificador utilizadas por muchos músicos.
● Impresoras, varios periféricos informáticos dependen de 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: arriba, dos capas internas e inferior. Ambas capas internas son el núcleo, típicamente usado como plano de potencia o tierra, mientras que las capas superiores e inferiores externas se usan para colocar componentes y señales de enrutamiento.
Las capas externas generalmente se cubren con una capa de resistencia a la soldadura con almohadillas expuestas para proporcionar puntos de colocación para conectar dispositivos montados en la superficie y componentes de orificio a través del orificio. Los agujeros a través de los agujeros se usan típicamente para proporcionar conexiones entre las cuatro capas, que se laminan juntas para formar una placa.
Aquí está el desglose de estas capas:
- Capa 1: capa inferior, generalmente hecha de cobre. Sirve como base de toda la placa de circuito, proporcionando soporte para las otras capas.
- Capa 2: capa de potencia. Se nombra de esta manera 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 señales de enrutamiento 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 se sellan en la parte superior e inferior con capas de resistencia de soldadura. Por lo general, las reglas de diseño para los PCB de 4 capas se muestran utilizando 9 rastros y 3 colores: marrón para cobre, gris para el núcleo y prepregio, y verde para la resistencia a la soldadura.
Ventajas:
● Durabilidad: los PCB de cuatro capas son más robustos que los tableros de una sola capa y de doble capa.
● Tamaño compacto: el pequeño diseño de PCB de cuatro capas puede adaptarse a una amplia gama de dispositivos.
● Flexibilidad: los PCB de cuatro capas pueden funcionar en múltiples tipos de dispositivos electrónicos, incluidos los simples y complejos.
● Seguridad: al alinear adecuadamente las capas de energía y tierra, los PCB de cuatro capas pueden protegerse contra la interferencia electromagnética.
● Ligero: los dispositivos equipados con PCB de cuatro capas requieren menos cableado interno, por lo que generalmente tienen un peso más ligero.
Aplicaciones:
● Sistemas satelitales: los PCB de múltiples capas están equipados en satélites en órbita.
● Dispositivos portátiles: los teléfonos inteligentes y las tabletas generalmente están equipados con PCB de cuatro capas.
● Equipo de exploración espacial: las placas de circuito impreso de múltiples capas proporcionan energía para 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 estándar de PCB de 6 capas incluye 4 capas de enrutamiento (dos exteriores y dos internos) y 2 planos internos (uno para tierra y otra para potencia).
Proporcionar 2 capas internas para señales de alta velocidad y 2 capas externas para señales de baja velocidad amplifica significativamente EMI (interferencia electromagnética). EMI es la energía de las señales dentro de los dispositivos electrónicos que se interrumpen por la radiación o la inducción.
Existen varios arreglos para la pila de una PCB de 6 capas, pero el número de capas de potencia, señal y tierra utilizadas depende de los requisitos de la aplicación.
Un estándar de 6 capasApilamiento de PCBIncluye la capa superior - prepreg - capa interna de tierra - núcleo - capa de enrutamiento interna - prepreg - capa interna de enrutamiento - núcleo - capa de alimentación interna - prepreg - capa inferior.
Aunque esta es una configuración estándar, puede no ser adecuada para todos los diseños de PCB, y puede ser necesario reposicionar las capas o tener capas más específicas. Sin embargo, la eficiencia del cableado y la minimización de la diafonía deben considerarse al colocarlos.
Ventajas:
● Fuerza: los PCB de seis capas son más gruesos que sus predecesores más delgados y, por lo tanto, más robustos.
● Compacidad: las tablas con seis capas de este grosor tienen mayores capacidades técnicas y pueden consumir menos ancho.
● Alta capacidad: los PCB de seis capas o más proporcionan una potencia óptima para dispositivos electrónicos y reducen en gran medida la posibilidad de diafonía e interferencia electromagnética.
Aplicaciones:
● Computadoras: los PCB de 6 capas ayudaron a impulsar el rápido desarrollo de computadoras personales, haciéndolas más compactos, más ligeros y más rápidos.
● Almacenamiento de datos: la alta capacidad de los PCB de seis capas ha hecho que los dispositivos de almacenamiento de datos sean cada vez más abundantes en la última década.
● Sistemas de alarma contra incendios: utilizando 6 o más placas de circuito, los sistemas de alarma se vuelven más precisos en el momento de detectar peligro real.
A medida que el número de capas en una placa de circuito impreso aumenta más allá de la cuarta y sexta capa, se agregan capas de cobre más conductor y capas de material dieléctrico a la apilamiento.
Por ejemplo, una PCB 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, la pila PCB de ocho capas es similar a la de seis capas, pero con un par adicional de columna de cobre y prepregio.
Shenzhen Anke PCB Co., Ltd
2023-6-17
Tiempo de publicación: junio 26-2023
