Когда вам нужно выбрать печатную плату, у вас есть много вариантов. От простых жестких плат до сложных гибких плат, от простых однослойных плат до сложных многослойных плат. Знаете ли вы, как выбрать лучшую? Независимо от того, какой тип печатной платы вы выберете, они состоят из разного количества слоев печатной платы, и каждый слой печатной платы имеет свою определенную функцию. В этом блоге вы найдете полное руководство по слоям печатной платы. Давайте вместе рассмотрим роль каждого слоя печатной платы.
Что такое слои печатной платы?
Слои печатной платы относятся к проводящим слоям и изолирующим слоям, из которых состоит печатная плата. Эти слои обычно включают проводящий медный слой, изолированный слой подложки, защитный слой паяльной маски и слой шелкографии для маркировки, среди прочего. Многослойные печатные платы позволяют создавать гораздо более сложные схемы, просто помещая эти слои печатной платы вместе. Увеличение количества слоев позволяет печатной плате обеспечивать более сложные электрические соединения и более высокие функции. Она может вместить больше компонентов в меньшие размеры, тем самым улучшая плотность и общую производительность печатной платы.
Виды Слой печатной платыs
В этом разделе мы подробно объясним каждый слой печатной платы. Вы сможете получить полное представление об их функциях.
Слой субстрата
Основная подложка выполняет две функции: электрическую изоляцию и механическую поддержку. Обычно она состоит из непроводящего материала, служащего основой для размещения проводящих слоев и других компонентов. В качестве подложек обычно используются следующие материалы: FR-4, полиимид , стеклоармированный эпоксидный ламинат, металлизированная сердцевина, керамическая сердцевина и др. FR-4 широко используется в различных печатных платах благодаря своим превосходным механическим и электрическим свойствам, термической стабильности и т.д. Полиимид часто используется в печатных платах, требующих устойчивости к изгибу и высоким температурам, благодаря своей гибкости и отличной термической стабильности.
Медный слой
Проводящий слой обычно представляет собой тонкий слой меди, нанесенный на подложку для обеспечения канала для потока электрических сигналов. Он протравливается для удаления нежелательных частей и, наконец, формирования желаемого рисунка цепи. Обычно мы ссылаемся на количество слоев меди, когда обсуждаем количество слоев в печатной плате. Односторонние печатные платы имеют только проводящий слой меди, в то время как двухсторонние печатные платы имеют два слоя меди. Толщина слоя меди зависит от потребностей в мощности и производительности. Более толстые слои меди обеспечивают лучшую пропускную способность по току, меньшее сопротивление и улучшенное рассеивание тепла, но также увеличивают сложность проектирования и производства мелкошаговых дорожек.
Слой паяльной маски
Паяльная маска, которая часто бывает зеленого цвета, представляет собой защитный полимерный слой печатной платы, покрывающий медную поверхность. Основное назначение этого покрытия — защита медных дорожек от окисления и коррозии. Чтобы избежать коротких замыканий между дорожками, оно также обеспечивает электрическую изоляцию. В процессе сборки печатной платы это покрытие помогает точно определить местонахождение паяных соединений и снижает риск образования перемычек припоя, гарантируя правильную установку компонентов. Этот слой печатной платы может улучшить экологическую адаптивность печатной платы и противостоять эрозии под воздействием влаги и загрязняющих веществ, тем самым продлевая срок службы печатной платы.
Слой шелкографии
Шелкографический слой — это слой текстовой идентификации печатной платы на печатной плате. Обычно он печатается на поверхности печатной платы белым цветом, который контрастирует с зеленым слоем паяльной маски. Основная функция этого слоя печатной платы — помочь инженерам и техникам быстро определить местоположение, функцию и определение выводов каждого компонента на плате путем маркировки различных слов, цифр и символов, что облегчает сборку, тестирование и последующее обслуживание печатной платы.
Препрег
Препрег — это полуотвержденный диэлектрический материал из стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой. В процессе производства печатных плат препрег в основном используется для склеивания слоев (таких как медная фольга и подложка сердечника) вместе и обеспечения необходимой электроизоляции между ними. После обработки теплом и давлением препрег полностью отверждается.
Различные типы печатных плат в зависимости от количества слоев
Однослойные печатные платы
В этой конструкции дорожки расположены только с одной стороны, а другая сторона используется для установки электронных компонентов. При монтаже проводов необходимо избегать пересечения проводов. При необходимости это можно решить с помощью перемычек или резисторов с нулевым сопротивлением . Простые конструктивные особенности делают её особенно подходящей для крупномасштабных и простых электронных изделий.
Вот основные преимущества:
- Более простое проектирование и производство
- Дешевая альтернатива
- Применимо к продуктам низкой сложности
Двухслойные печатные платы
Однослойные печатные платы все еще имеют некоторые ограничения, и в настоящее время вы можете выбрать двухслойные печатные платы. Двухслойные печатные платы покрыты проводящими медными слоями с обеих сторон подложки. Такая структура позволяет монтировать электронные компоненты с обеих сторон, что позволяет достичь более высокой плотности схем и более сложных конструкций. Двухслойная печатная плата имеет хороший баланс стоимости и производительности и подходит для более сложных, более гибких и меньших требований к продукту.
Вот основные преимущества:
- Высокая плотность цепи
- Малый размер платы и малый вес
- Улучшенная целостность сигнала и экранирование от электромагнитных помех
Комплекс Мультиlпечатные платы ayer
Многослойные печатные платы имеют более 2 медных слоев. Медные слои разделены изоляционными материалами и спрессованы вместе с помощью процесса горячего прессования. Конструкция многослойной структуры позволит обеспечить более сложную компоновку печатных плат в небольшом пространстве. Хотя процесс изготовления этой усовершенствованной печатной платы более сложен, она превратилась в незаменимую часть современных электронных продуктов высокого класса.
Четырехслойные печатные платы
Четырехслойная печатная плата содержит четыре проводящих слоя. Два внутренних медных слоя часто используются в качестве слоев питания и заземления, а верхний и нижний слои используются для монтажа компонентов и маршрутизации сигналов. Многослойная конструкция представляет способ электрического соединения между слоями с помощью переходных отверстий, которые улучшают целостность сигнала и рассеивание тепла. Фактически, для особых требований к конструкции, стек четырехслойных печатных плат может гибко меняться.
Шестислойные печатные платы
Шестислойная печатная плата добавит два дополнительных сигнальных слоя по сравнению с четырехслойной печатной платой. В стеке печатной платы есть четыре слоя маршрутизации с двумя внутренними слоями, назначенными одному для плоскости заземления, а другому для плоскости питания. Эта структура будет в значительной степени управлять электромагнитными помехами просто за счет правильного распределения высокоскоростных и низкоскоростных сигналов между различными слоями печатной платы. Это может оптимизировать эффективность маршрутизации и уменьшить перекрестные помехи сигналов для сложных схемных конструкций.
Вот основные преимущества:
- Лучшая защита от электромагнитных помех и минимизация перекрестных помех
- Более высокая плотность схемы и более компактная конструкция
- Улучшенное управление температурой
- Уменьшение шума источника питания
Почему многослойные печатные платы проектируются с равномерными слоями?
Вы можете иметь лучшее представление о многослойных печатных платах после прочтения введения выше. Вы заметили, что печатные платы, которые мы представляем, являются печатными платами с четным количеством слоев? Здесь будут приведены 3 причины, по которым большинство производителей печатных плат выбирают проектирование и производство многослойных печатных плат с четным количеством слоев печатной платы.
Экономичный дизайн
Нечетные слои печатных плат меньше с точки зрения количества медных и изолирующих слоев, но общая стоимость их производства намного дороже, чем четные слои печатных плат. Нечетные слои печатных плат требуют нетрадиционных методов соединения сердечника ламинирования. Внешний слой требует дополнительной обработки, которая может привести к царапинам и ошибкам травления, в то время как внутренний слой получает такую же обработку. Для большинства производителей нечетные слои являются особым производственным процессом. Из-за специфического процесса производства этой печатной платы для ее обработки требуются профессиональные инженеры, что приводит к более высоким трудозатратам, низкой производительности и увеличению количества затрат на пробы и ошибки.
Сбалансированная структура для сопротивления деформации
При охлаждении после ламинирования многослойных плат печатная плата будет деформироваться из-за разного натяжения слоев. В печатных платах с нечетным числом существуют две составные печатные платы с разной структурой, что увеличивает вероятность изгиба. Риска можно избежать с помощью сбалансированного стека печатной платы. В некоторых случаях это находится в пределах приемлемой спецификации с точки зрения степени деформации, хотя это, безусловно, приведет к неэффективности при последующей обработке, тем самым увеличивая общую стоимость.
Мы также можем понять, что 4-слойные печатные платы легче контролировать короблением, чем 3-слойные печатные платы, и коробление можно контролировать ниже 0.7% (стандарт IPC 600). В реальных процессах проектировщики также будут стремиться проектировать печатные платы с нечетным количеством элементов как печатные платы с четным количеством элементов.
Равномерные слои для лучшей помехоустойчивости
Многослойные платы изготавливаются из попеременно уложенных медной фольги и подложки. Расстояние между каждым слоем медной фольги и подложкой может поддерживаться относительно равномерным и стабильным. Это может минимизировать задержку передачи сигнала и помехи. Конструкция с нечетным количеством слоев увеличит расстояние между некоторыми слоями, что повлияет на передачу сигнала. Вот почему обычно используется конструкция с четным количеством слоев.
Как определить количество Слой печатной платыs?
При расчете количества слоев печатной платы учитывайте эти четыре ключевых фактора.
- Рассмотрение бюджета: Прежде всего, рассмотрите бюджет вашего проекта. Печатные платы с одной или двумя сторонами менее дороги в производстве. Печатные платы с большим количеством слоев, однако, будут стоить немного дороже.
- Требования к производительности: Используется ли ваша печатная плата для сложного или простого продукта? Если это просто простая функция, то однослойная или двухслойная печатная плата может использоваться без каких-либо проблем. В случае более высоких требований к производительности многослойные печатные платы становятся идеальной альтернативой. Количество слоев печатной платы может быть определено в конечном итоге в зависимости от сложности проекта.
- Space Ограничено: Оцените доступное пространство для печатной платы. Если она небольшая, вам нужна печатная плата с большим количеством слоев, которая может соответствовать требованиям к компонентам и маршрутизации.
- Приемлемый срок выполнения: Если вы заказываете большое количество печатных плат, будут ли сроки поставки соответствовать вашим ожиданиям? По сравнению с многослойными печатными платами, однослойные и двухслойные печатные платы имеют более простую структуру, требующую гораздо меньше времени на изготовление. Многослойные печатные платы требуют больше времени на изготовление из-за их сложной структуры.
Takeaways
С глубоким пониманием конкретного назначения каждого слоя печатной платы вы сможете легко освоить сложные структуры печатных плат. Это может помочь вам выбрать идеальную печатную плату в соответствии с потребностями вашего проекта и достичь наилучшего баланса между производительностью продукта и стоимостью. Пожалуйста, свяжитесь с экспертной группой UnityPCB, если у вас есть какие-либо вопросы относительно слоя печатной платы.
UnityPCB имеет почти 20-летний опыт производства печатных плат, и мы можем предоставить вам многослойные печатные платы до 18 слоев. Мы стремимся предоставлять высококачественные услуги по производству печатных плат, и каждая печатная плата будет тщательно протестирована, чтобы гарантировать первоклассное качество.
