Quando devi scegliere un circuito stampato, hai molte opzioni. Da schede rigide di base a sofisticate schede flessibili, da semplici schede monostrato a complesse schede multistrato. Sai come scegliere la migliore? Indipendentemente dal tipo di PCB che scegli, sono composti da un numero diverso di strati di PCB e ogni strato di PCB ha la sua funzione specifica. Troverai una guida completa agli strati del circuito stampato in questo blog. Esploriamo insieme il ruolo di ogni strato di PCB.
Cosa sono gli strati PCB?
Gli strati del PCB si riferiscono agli strati conduttivi e isolanti che compongono il PCB. Questi strati includono in genere uno strato di rame conduttivo, uno strato di substrato isolato, uno strato di maschera di saldatura protettiva e uno strato di serigrafia di etichettatura, tra gli altri. I PCB multistrato consentono circuiti molto più complessi semplicemente inserendo insieme questi strati di circuito stampato. Aumentare il numero di strati consente al PCB di fornire connessioni elettriche più complesse e funzioni più elevate. Può contenere più componenti in dimensioni più piccole, migliorando quindi la densità e le prestazioni complessive del circuito stampato.
Tipi di Strato PCBs
In questa sezione spiegheremo in dettaglio ogni strato del PCB. Puoi ottenere una comprensione approfondita della loro funzione.
Strato di substrato
Il substrato centrale svolge principalmente due ruoli: isolamento elettrico e supporto meccanico. Di solito è composto da un materiale non conduttivo, una base su cui possono essere costruiti gli strati conduttivi e altri componenti. I materiali comunemente utilizzati per i substrati sono: FR-4, poliimmide, un laminato epossidico rinforzato con fibra di vetro, un nucleo di medaglia, un nucleo ceramico, ecc. FR-4 è ampiamente utilizzato in vari circuiti stampati grazie alle sue superiori proprietà meccaniche, proprietà elettriche, stabilità termica, ecc. La poliimmide è spesso utilizzata nei circuiti stampati che richiedono flessione e resistenza alle alte temperature grazie alla sua flessibilità ed eccellente stabilità termica.
Strato di rame
Lo strato conduttivo è solitamente un sottile strato di rame laminato sul substrato per fornire un canale per il flusso di segnali elettrici. Viene inciso per rimuovere le parti indesiderate e infine formare il modello di circuito desiderato. Di solito facciamo riferimento al numero di strati di rame quando parliamo del numero di strati in un PCB. I PCB monofacciali hanno solo uno strato di rame conduttivo mentre i PCB bifacciali hanno due strati di rame. Lo spessore dello strato di rame dipende dalle esigenze di potenza e prestazioni. Strati di rame più spessi forniscono una migliore capacità di trasporto di corrente, una minore resistenza e una migliore dissipazione del calore, ma aumentano anche la difficoltà di progettazione e produzione di tracce a passo fine.
Strato di maschera di saldatura
La maschera di saldatura, che spesso è verde, è uno strato protettivo di polimero PCB che ricopre la superficie di rame. Lo scopo principale di questo rivestimento è quello di proteggere le tracce di rame dall'ossidazione e dalla corrosione. Per evitare cortocircuiti tra le tracce, offre anche isolamento elettrico. Durante il processo di assemblaggio del PCB, questo rivestimento aiuta a localizzare con precisione i giunti di saldatura e riduce il rischio di ponti di saldatura, assicurando che i componenti possano essere installati correttamente. Questo strato di PCB può migliorare l'adattabilità ambientale del circuito stampato e resistere all'erosione di umidità e inquinanti, prolungando così la durata utile del PCB.
Strato serigrafico
Lo strato serigrafico è lo strato di identificazione del testo del PCB sul circuito stampato. Di solito è stampato sulla superficie del circuito stampato in bianco, che contrasta con lo strato di maschera di saldatura verde. La funzione principale di questo strato del PCB è quella di aiutare ingegneri e tecnici a identificare rapidamente la posizione, la funzione e la definizione dei pin di ciascun componente sulla scheda contrassegnando varie parole, numeri e simboli, facilitando l'assemblaggio, il collaudo e la successiva manutenzione del circuito stampato.
prepreg
Il prepreg è un materiale dielettrico semi-indurito fatto di tessuto in fibra di vetro impregnato di resina epossidica. Nel processo di fabbricazione dei PCB, il prepreg è usato principalmente per legare insieme gli strati (come la lamina di rame e il substrato del nucleo) e fornire l'isolamento elettrico necessario tra di loro. Dopo il trattamento termico e di pressione, il prepreg sarà completamente indurito.
Diversi tipi di PCB in base al numero di strati
PCB a strato singolo
Questo design ha tracce solo su un lato, e l'altro lato è usato per installare componenti elettronici. Quando si cabla, è necessario evitare di incrociare i fili. Se necessario, questo può essere risolto con ponticelli o Resistori da 0 ohmLe sue semplici caratteristiche strutturali lo rendono particolarmente adatto per prodotti elettronici semplici e di grandi dimensioni.
Ecco i vantaggi eccezionali:
- Progettazione e produzione più semplici
- Alternativa economica
- Applicabile a prodotti a bassa complessità
PCB a doppio strato
I PCB monostrato presentano ancora alcune limitazioni e al momento è possibile scegliere PCB a doppio strato. I PCB a doppio strato sono ricoperti da strati di rame conduttivo su entrambi i lati del substrato. Questa struttura consente di montare i componenti elettronici su entrambi i lati, il che può raggiungere una maggiore densità di circuito e progetti più complessi. I PCB a doppio strato hanno un buon equilibrio tra costi e prestazioni e sono adatti a requisiti di prodotti più complessi, più flessibili e più piccoli.
Ecco i vantaggi eccezionali:
- Alta densità del circuito
- Dimensioni ridotte della scheda e peso ridotto
- Integrità del segnale migliorata e schermatura EMI
Multi complessolPCB ayer
I PCB multistrato hanno più di 2 strati di rame. Gli strati di rame sono separati da materiali isolanti e pressati insieme tramite un processo di pressatura a caldo. Il design della struttura multistrato sarà in grado di fornire layout PCB più complicati all'interno di uno spazio ridotto. Sebbene il processo di realizzazione di questo PCB avanzato sia più complesso, si è trasformato in una parte indispensabile dei prodotti elettronici di fascia alta di oggi.
PCB a quattro strati
Un PCB a 4 strati contiene 4 strati conduttivi. I due strati di rame interni sono spesso utilizzati come strati di alimentazione e di terra, mentre gli strati superiore e inferiore sono utilizzati per il montaggio dei componenti e il routing del segnale. La costruzione multistrato introduce un modo di collegare elettricamente tra strati con vie che migliorano l'integrità del segnale e la dissipazione del calore. Infatti, per requisiti di progettazione speciali, lo stack-up dei PCB a quattro strati potrebbe cambiare in modo flessibile.
PCB a sei strati
Un PCB a 6 strati aggiungerebbe due strati di segnale aggiuntivi rispetto a un PCB a 4 strati. Nella pila di PCB, ci sono quattro strati di routing con due strati interni assegnati a uno per il piano di massa e l'altro per il piano di alimentazione. Questa struttura gestirebbe in modo massiccio le EMI semplicemente assegnando bene i segnali ad alta e bassa velocità tra i diversi strati del PCB. Ciò può ottimizzare l'efficienza di routing e ridurre la diafonia del segnale per progetti di circuiti complessi.
Ecco i vantaggi eccezionali:
- Migliore schermatura EMI e riduzione al minimo dei problemi di diafonia
- Maggiore densità di circuito e design più compatto
- Migliore gestione termica
- Riduzione del rumore dell'alimentatore
Perché i PCB multistrato sono progettati con strati uniformi?
Potresti avere un'idea migliore dei PCB multistrato dopo aver letto l'introduzione sopra. Hai notato che i PCB che presentiamo sono tutti PCB a strati pari? Qui daremo 3 motivi per cui la maggior parte dei produttori di PCB sceglie di progettare e produrre PCB multistrato con uno strato PCB pari.
Design conveniente
I PCB a strati dispari sono meno numerosi in termini di numero di strati di rame e isolanti, ma il costo totale della loro fabbricazione è molto più elevato rispetto ai PCB a strati pari. I PCB a strati dispari richiedono tecniche di incollaggio del nucleo di laminazione non tradizionali. Lo strato esterno richiede un trattamento extra che può causare graffi ed errori di incisione, mentre lo strato interno riceve lo stesso trattamento. Per la maggior parte dei produttori, gli strati dispari sono un processo di fabbricazione speciale. A causa dello specifico processo di produzione di questo PCB, richiede ingegneri professionisti nel suo processo di trattamento, il che comporta costi di manodopera più elevati, bassa produttività e un numero maggiore di costi di tentativi ed errori.
Struttura bilanciata per resistenza alla deformazione
Per il raffreddamento dopo la laminazione di circuiti stampati multistrato, il PCB si deformerà a causa delle diverse tensioni degli strati. Nei PCB dispari, esistono due PCB compositi con strutture dissimili che aumentano il potenziale di piegatura. Il rischio può essere evitato tramite uno stack-up bilanciato di un PCB. In alcuni casi, rientra in una specifica accettabile in termini di grado di deformazione, sebbene causerà sicuramente inefficienza durante la successiva elaborazione, aumentando così il costo totale.
Possiamo anche capire che i PCB a 4 strati sono più facili da controllare rispetto ai PCB a 3 strati, e che la deformazione può essere controllata al di sotto dello 0.7% (standard IPC 600). Nei processi effettivi, i progettisti tenderanno anche a progettare PCB dispari come PCB pari.
Strati uniformi per una migliore resistenza alle interferenze
Le schede multistrato sono realizzate con lamina di rame e substrato impilati alternativamente. La distanza tra ogni strato di lamina di rame e il substrato può essere mantenuta relativamente uniforme e stabile. Può ridurre al minimo il ritardo e l'interferenza nella trasmissione del segnale. Il design a strati dispari aumenterà la distanza tra alcuni strati, influenzando la trasmissione del segnale. Ecco perché viene comunemente utilizzato un design a strati pari.
Come determinare il numero di Strato PCBs?
Quando si calcola il numero di strati del PCB, bisogna tenere a mente questi quattro fattori chiave.
- Considerazione sul budget: Innanzitutto, considera il budget del tuo progetto. I PCB con uno o due lati sono meno costosi da produrre. I PCB con molti strati, tuttavia, costeranno un po' di più.
- Requisiti di prestazione: Il tuo PCB è utilizzato per un prodotto sofisticato o semplice? Se si tratta solo di una funzione semplice, allora un PCB a strato singolo o doppio può essere utilizzato senza alcun problema. In caso di requisiti di prestazioni più elevati, i PCB multistrato diventano un'alternativa ideale. Il numero di strati del PCB può essere deciso in ultima analisi a seconda della complicazione del progetto.
- lo spazio Limitato: Stimare lo spazio disponibile per il PCB. Se è piccolo, si desidera un PCB con un numero di strati maggiore che possa contenere componenti e requisiti di routing.
- Tempi di consegna accettabili: Se ordini un gran numero di PCB, i tempi di consegna soddisferanno le tue aspettative? Rispetto ai PCB multistrato, i PCB monostrato e bistrato hanno strutture più semplici che richiedono tempi di produzione molto più brevi. I PCB multistrato richiedono tempi di produzione più lunghi a causa delle loro strutture complesse.
Takeaways
Con una profonda comprensione dello scopo specifico di ogni strato di PCB, puoi facilmente padroneggiare complesse strutture di PCB. Questo può aiutarti a scegliere il PCB perfetto in base alle esigenze del tuo progetto e a raggiungere il miglior equilibrio tra prestazioni del prodotto e costi. Contatta il team di esperti di UnityPCB se hai domande relative allo strato di PCB.
UnityPCB ha quasi 20 anni di esperienza nella produzione di PCB e possiamo fornirti PCB multistrato fino a 18 strati. Ci impegniamo a fornire servizi di produzione di PCB di alta qualità e ogni PCB verrà rigorosamente testato per garantire una qualità di prima classe.
