วิศวกรไฟฟ้ามักประสบปัญหาในการกำหนดจำนวนเลเยอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการออกแบบ PCBใช้เลเยอร์มากหรือน้อยดีกว่ากัน?คุณจะตัดสินใจเกี่ยวกับจำนวนเลเยอร์สำหรับ PCB ได้อย่างไร
1. เลเยอร์ PCB หมายถึงอะไร?
ชั้นของ PCB หมายถึงชั้นทองแดงที่เคลือบด้วยพื้นผิวยกเว้น PCB ชั้นเดียวที่มีชั้นทองแดงเพียงชั้นเดียว PCB ทั้งหมดที่มีสองชั้นขึ้นไปจะมีจำนวนชั้นเป็นเลขคู่ส่วนประกอบต่างๆ จะถูกบัดกรีไว้ที่ชั้นนอกสุด ในขณะที่ชั้นอื่นๆ ทำหน้าที่เป็นจุดต่อสายไฟอย่างไรก็ตาม PCB ระดับไฮเอนด์บางตัวจะฝังส่วนประกอบภายในชั้นในด้วย
PCBs ใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องจักรในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้า ยานยนต์ โทรคมนาคม การบินและอวกาศ การทหาร และการแพทย์
อุตสาหกรรมจำนวนเลเยอร์และขนาดของบอร์ดเฉพาะจะเป็นตัวกำหนดกำลังและความจุของ PCBเมื่อจำนวนเลเยอร์เพิ่มขึ้น ฟังก์ชันการทำงานก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
2. จะกำหนดจำนวนเลเยอร์ PCB ได้อย่างไร?
เมื่อตัดสินใจเลือกจำนวนชั้นที่เหมาะสมสำหรับ PCB สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาถึงประโยชน์ของการใช้หลายชั้นเมื่อเทียบกับชั้นเดียวหรือสองชั้นในขณะเดียวกัน ก็จำเป็นต้องพิจารณาข้อดีของการใช้การออกแบบชั้นเดียวเมื่อเทียบกับการออกแบบหลายชั้นปัจจัยเหล่านี้สามารถประเมินได้จากห้ามุมมองต่อไปนี้:
2-1PCB จะใช้ที่ไหน?
เมื่อพิจารณาข้อกำหนดจำเพาะสำหรับบอร์ด PCB สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่ต้องการใช้ PCB รวมถึงข้อกำหนดแผงวงจรเฉพาะสำหรับอุปกรณ์ดังกล่าวซึ่งรวมถึงการระบุว่าบอร์ด PCB จะถูกนำมาใช้อย่างซับซ้อนหรือไม่
ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน หรือในผลิตภัณฑ์ที่เรียบง่ายแต่มีฟังก์ชันพื้นฐาน
2-2.ความถี่ในการทำงานที่จำเป็นสำหรับ PCB คืออะไร?
ประเด็นของความถี่ในการทำงานจำเป็นต้องได้รับการพิจารณาเมื่อออกแบบ PCB เนื่องจากพารามิเตอร์นี้จะกำหนดฟังก์ชันการทำงานและความจุของ PCBเพื่อความเร็วและความสามารถในการปฏิบัติงานที่สูงขึ้น PCB แบบหลายชั้นจึงมีความจำเป็น
2-3.งบประมาณโครงการคืออะไร?
ปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องพิจารณาคือต้นทุนการผลิตเดี่ยว
และ PCB สองชั้นกับ PCB หลายชั้นหากคุณต้องการ PCB ที่มีความจุสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ค่าใช้จ่ายจะค่อนข้างสูงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
บางคนถามเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนเลเยอร์ใน PCB กับราคาโดยทั่วไป ยิ่ง PCB มีเลเยอร์มาก ราคาก็จะยิ่งสูงขึ้นเนื่องจากการออกแบบและผลิต PCB แบบหลายชั้นใช้เวลานานกว่าและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าแผนภูมิด้านล่างแสดงต้นทุนเฉลี่ยของ PCB หลายชั้นสำหรับผู้ผลิตที่แตกต่างกันสามรายภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:
ปริมาณการสั่งซื้อ PCB: 100;
ขนาด PCB: 400 มม. x 200 มม.
จำนวนชั้น: 2, 4, 6, 8, 10
แผนภูมิแสดงราคาเฉลี่ยของ PCB จากสามบริษัทที่แตกต่างกัน โดยไม่รวมค่าขนส่งต้นทุนของ PCB สามารถประเมินได้โดยใช้เว็บไซต์ใบเสนอราคา PCB ซึ่งให้คุณเลือกพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ประเภทตัวนำ ขนาด ปริมาณ และจำนวนเลเยอร์แผนภูมินี้ให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับราคา PCB เฉลี่ยจากผู้ผลิตสามรายเท่านั้น และราคาอาจแตกต่างกันไปตามจำนวนเลเยอร์ไม่รวมค่าขนส่งเครื่องคิดเลขที่มีประสิทธิภาพมีให้บริการทางออนไลน์ โดยผู้ผลิตเองเพื่อช่วยลูกค้าในการประเมินต้นทุนของวงจรพิมพ์ตามพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ประเภทตัวนำ ขนาด ปริมาณ จำนวนชั้น วัสดุฉนวน ความหนา ฯลฯ
2-4.เวลาการส่งมอบที่จำเป็นสำหรับ PCB คืออะไร?
เวลาจัดส่งหมายถึงเวลาที่ใช้ในการผลิตและจัดส่ง PCB แบบชั้นเดียว/สองชั้น/หลายชั้นเมื่อคุณต้องการผลิต PCBs จำนวนมาก เวลาในการจัดส่งจะต้องนำมาพิจารณาด้วยเวลาในการจัดส่งสำหรับ PCB แบบชั้นเดียว/สองชั้น/หลายชั้นจะแตกต่างกันไปและขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นที่ PCBแน่นอน หากคุณยินดีจ่ายเงินมากขึ้น ระยะเวลาในการจัดส่งอาจสั้นลง
2-5.PCB ต้องการความหนาแน่นและเลเยอร์สัญญาณใด
จำนวนเลเยอร์ใน PCB ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของพินและเลเยอร์สัญญาณตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของพิน 1.0 ต้องใช้ชั้นสัญญาณ 2 ชั้น และเมื่อความหนาแน่นของพินลดลง จำนวนเลเยอร์ที่ต้องการก็จะเพิ่มขึ้นหากความหนาแน่นของพินคือ 0.2 หรือน้อยกว่า จำเป็นต้องมี PCB อย่างน้อย 10 ชั้น
3. ข้อดีของชั้น PCB ที่แตกต่างกัน - ชั้นเดียว / สองชั้น / หลายชั้น
3-1.PCB ชั้นเดียว
การสร้าง PCB แบบชั้นเดียวนั้นง่าย ประกอบด้วยชั้นเดียวของวัสดุนำไฟฟ้าแบบกดและแบบเชื่อมชั้นแรกถูกหุ้มด้วยแผ่นทองแดงหุ้ม จากนั้นใช้ชั้นต้านทานการบัดกรีไดอะแกรมของ PCB แบบชั้นเดียวมักจะแสดงแถบสีสามแถบเพื่อแสดงถึงเลเยอร์และเลเยอร์ที่ครอบคลุมสองชั้น - สีเทาสำหรับชั้นอิเล็กทริกเอง สีน้ำตาลสำหรับแผ่นทองแดงหุ้ม และสีเขียวสำหรับชั้นต้านทานการบัดกรี
ข้อดี:
● ต้นทุนการผลิตต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูงกว่า
● การประกอบชิ้นส่วน การเจาะ การบัดกรี และการติดตั้งค่อนข้างง่าย และกระบวนการผลิตมีโอกาสน้อยที่จะประสบปัญหา
● ประหยัดและเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
●ตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการออกแบบที่มีความหนาแน่นต่ำ
การใช้งาน:
● เครื่องคิดเลขพื้นฐานใช้ PCB แบบชั้นเดียว
● วิทยุ เช่น นาฬิกาปลุกวิทยุราคาถูกตามร้านขายสินค้าทั่วไป มักใช้ PCB แบบชั้นเดียว
● เครื่องชงกาแฟมักใช้ PCB แบบชั้นเดียว
● เครื่องใช้ในครัวเรือนบางชนิดใช้ PCB แบบชั้นเดียว
3-2.PCB สองชั้น
PCB สองชั้นมีการชุบทองแดงสองชั้นโดยมีชั้นฉนวนคั่นกลางส่วนประกอบถูกวางไว้ทั้งสองด้านของบอร์ด ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกอีกอย่างว่า PCB แบบสองด้านผลิตขึ้นโดยการเชื่อมต่อทองแดง 2 ชั้นเข้ากับวัสดุไดอิเล็กตริกที่อยู่ระหว่างนั้น และแต่ละด้านของทองแดงสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความเร็วสูงและบรรจุภัณฑ์ที่มีขนาดกะทัดรัด
สัญญาณไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านระหว่างทองแดงสองชั้น และวัสดุไดอิเล็กตริกระหว่างชั้นทั้งสองจะช่วยป้องกันไม่ให้สัญญาณเหล่านี้รบกวนซึ่งกันและกันPCB สองชั้นเป็นแผงวงจรที่ใช้กันทั่วไปและประหยัดที่สุดในการผลิต
PCB สองชั้นนั้นคล้ายกับ PCB แบบชั้นเดียว แต่มีครึ่งล่างที่มิเรอร์กลับด้านเมื่อใช้ PCB แบบสองชั้น ชั้นอิเล็กทริกจะหนากว่า PCB แบบชั้นเดียวนอกจากนี้ยังมีการชุบทองแดงทั้งด้านบนและด้านล่างของวัสดุไดอิเล็กทริกนอกจากนี้ ด้านบนและด้านล่างของบอร์ดเคลือบยังหุ้มด้วยชั้นต้านทานการบัดกรี
ไดอะแกรมของ PCB สองชั้นมักจะดูเหมือนแซนวิชสามชั้น โดยมีชั้นสีเทาหนาตรงกลางแทนอิเล็กทริก แถบสีน้ำตาลที่ชั้นบนและล่างแทนทองแดง และแถบสีเขียวบางๆ ที่ด้านบนและด้านล่าง เป็นตัวแทนของชั้นต้านทานการบัดกรี
ข้อดี:
● การออกแบบที่ยืดหยุ่นทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่หลากหลาย
● โครงสร้างต้นทุนต่ำซึ่งทำให้สะดวกสำหรับการผลิตจำนวนมาก
● การออกแบบที่เรียบง่าย
● ขนาดเล็กเหมาะสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ.
การใช้งาน:
PCB สองชั้นเหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียบง่ายและซับซ้อนหลากหลายประเภทตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ผลิตจำนวนมากซึ่งมี PCB สองชั้น ได้แก่:
● หน่วย HVAC ระบบทำความร้อนและความเย็นสำหรับที่อยู่อาศัยจากแบรนด์ต่างๆ ล้วนมีแผงวงจรพิมพ์สองชั้น
● แอมพลิฟายเออร์ PCB สองชั้นติดตั้งแอมพลิฟายเออร์ยูนิตที่นักดนตรีหลายคนใช้
● เครื่องพิมพ์ อุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์ต่างๆ ใช้ PCB แบบสองชั้น
3-3.PCB สี่ชั้น
PCB 4 ชั้นคือแผงวงจรพิมพ์ที่มีชั้นนำไฟฟ้าสี่ชั้น: ด้านบน สองชั้นใน และด้านล่างชั้นในทั้งสองเป็นแกนกลาง โดยทั่วไปจะใช้เป็นระนาบพลังงานหรือกราวด์ ในขณะที่ชั้นนอกด้านบนและด้านล่างใช้สำหรับวางส่วนประกอบและสัญญาณกำหนดเส้นทาง
ชั้นนอกมักจะถูกหุ้มด้วยชั้นต้านทานการบัดกรีพร้อมแผ่นสัมผัสเพื่อให้จุดตำแหน่งสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ติดตั้งบนพื้นผิวและส่วนประกอบที่มีรูทะลุโดยทั่วไปจะใช้รูทะลุเพื่อเชื่อมต่อระหว่างสี่ชั้นซึ่งประกบกันเพื่อสร้างบอร์ด
นี่คือรายละเอียดของเลเยอร์เหล่านี้:
- ชั้นที่ 1: ชั้นล่างสุด มักทำจากทองแดงทำหน้าที่เป็นรากฐานของแผงวงจรทั้งหมด เพื่อรองรับชั้นอื่นๆ
- ชั้นที่ 2: ชั้นพลังตั้งชื่อแบบนี้เพราะให้พลังงานที่สะอาดและเสถียรแก่ส่วนประกอบทั้งหมดบนแผงวงจร
- ชั้นที่ 3: ชั้นระนาบพื้น ทำหน้าที่เป็นแหล่งกราวด์สำหรับส่วนประกอบทั้งหมดบนแผงวงจร
- ชั้นที่ 4: ชั้นบนสุดใช้สำหรับกำหนดเส้นทางสัญญาณและจัดเตรียมจุดเชื่อมต่อสำหรับส่วนประกอบต่างๆ
ในการออกแบบ PCB 4 ชั้น รอยทองแดง 4 เส้นถูกคั่นด้วยไดอิเล็กตริกภายใน 3 ชั้น และปิดผนึกที่ด้านบนและด้านล่างด้วยชั้นต้านทานการบัดกรีโดยทั่วไป กฎการออกแบบสำหรับ PCB 4 ชั้นจะแสดงโดยใช้ 9 รอยและ 3 สี - สีน้ำตาลสำหรับทองแดง สีเทาสำหรับแกนและพรีเพก และสีเขียวสำหรับตัวต้านทานการบัดกรี
ข้อดี:
● ความทนทาน - PCB สี่ชั้นมีความทนทานมากกว่าบอร์ดชั้นเดียวและสองชั้น
● ขนาดกะทัดรัด - การออกแบบขนาดเล็กของ PCB สี่ชั้นสามารถใส่อุปกรณ์ได้หลากหลาย
●ความยืดหยุ่น - PCB สี่ชั้นสามารถทำงานได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายประเภท รวมทั้งแบบธรรมดาและแบบซับซ้อน
● ความปลอดภัย - ด้วยการจัดชั้นพลังงานและชั้นกราวด์อย่างเหมาะสม PCB สี่ชั้นสามารถป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้
● น้ำหนักเบา - อุปกรณ์ที่ติดตั้ง PCB สี่ชั้นต้องการการเดินสายภายในน้อยกว่า ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วน้ำหนักจะเบากว่า
การใช้งาน:
● ระบบดาวเทียม - PCB หลายชั้นติดตั้งอยู่ในดาวเทียมที่โคจรรอบ
● อุปกรณ์พกพา - โดยทั่วไปแล้วสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตจะติดตั้ง PCB สี่ชั้น
● อุปกรณ์สำรวจอวกาศ - แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นให้พลังงานแก่อุปกรณ์สำรวจอวกาศ
3-4.PCB 6 ชั้น
PCB 6 ชั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นบอร์ด 4 ชั้นที่มีชั้นสัญญาณเพิ่มเติมอีก 2 ชั้นที่เพิ่มเข้ามาระหว่างระนาบPCB stackup มาตรฐาน 6 ชั้นประกอบด้วย 4 ชั้นเส้นทาง (ชั้นนอก 2 ชั้นและชั้นใน 2 ชั้น) และระนาบภายใน 2 ชั้น (ชั้นหนึ่งสำหรับกราวด์และอีกชั้นสำหรับกำลังไฟ)
การให้ชั้นภายใน 2 ชั้นสำหรับสัญญาณความเร็วสูงและชั้นนอก 2 ชั้นสำหรับสัญญาณความเร็วต่ำช่วยขยาย EMI (การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ได้อย่างมีนัยสำคัญEMI คือพลังงานของสัญญาณภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกรบกวนโดยรังสีหรือการเหนี่ยวนำ
มีการจัดเรียงต่างๆ สำหรับการเรียงซ้อนกันของ PCB 6 ชั้น แต่จำนวนพลังงาน สัญญาณ และชั้นกราวด์ที่ใช้จะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน
PCB stackup มาตรฐาน 6 ชั้นประกอบด้วยชั้นบนสุด - พรีเพก - ชั้นกราวด์ภายใน - คอร์ - เลเยอร์การกำหนดเส้นทางภายใน - พรีเพก - เลเยอร์การกำหนดเส้นทางภายใน - คอร์ - ชั้นพลังงานภายใน - พรีเพก - ชั้นล่าง
แม้ว่านี่จะเป็นการกำหนดค่ามาตรฐาน แต่อาจไม่เหมาะสำหรับการออกแบบ PCB ทั้งหมด และอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่งเลเยอร์ใหม่หรือมีเลเยอร์เฉพาะเจาะจงมากขึ้นอย่างไรก็ตาม ต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพการเดินสายและการลดครอสทอล์คให้น้อยที่สุดเมื่อวาง
ข้อดี:
● ความแข็งแรง - PCB หกชั้นหนากว่ารุ่นก่อน ๆ ที่บางกว่า ดังนั้นจึงแข็งแกร่งกว่า
● ความกะทัดรัด - บอร์ดที่มีความหนา 6 ชั้นนี้จะมีความสามารถทางเทคนิคมากกว่าและใช้ความกว้างน้อยกว่า
● ความจุสูง - PCB หกชั้นหรือมากกว่าให้พลังงานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และลดความเป็นไปได้ของสัญญาณรบกวนและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมาก
การใช้งาน:
● คอมพิวเตอร์ - PCBs 6 ชั้นช่วยขับเคลื่อนการพัฒนาอย่างรวดเร็วของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ทำให้มีขนาดกะทัดรัด เบา และรวดเร็วยิ่งขึ้น
● การจัดเก็บข้อมูล - ความจุสูงของ PCB หกชั้นทำให้อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลมีมากขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา
● ระบบสัญญาณเตือนอัคคีภัย - การใช้แผงวงจร 6 ชิ้นขึ้นไป ระบบเตือนภัยจะมีความแม่นยำมากขึ้นในขณะที่ตรวจพบอันตรายที่แท้จริง
เมื่อจำนวนชั้นในแผงวงจรพิมพ์เพิ่มขึ้นเกินกว่าชั้นที่สี่และหก ชั้นทองแดงที่นำไฟฟ้าและชั้นวัสดุไดอิเล็กทริกจะถูกเพิ่มเข้าไปในกองซ้อนกัน
ตัวอย่างเช่น PCB แปดชั้นประกอบด้วยระนาบสี่ระนาบและชั้นสัญญาณทองแดงสี่ชั้น - รวมเป็นแปดชั้น - เชื่อมต่อกันด้วยวัสดุไดอิเล็กทริกเจ็ดแถวการซ้อนกันแปดชั้นถูกปิดผนึกด้วยชั้นหน้ากากประสานอิเล็กทริกที่ด้านบนและด้านล่างโดยพื้นฐานแล้ว PCB stackup แปดชั้นนั้นคล้ายกับ 6 ชั้น แต่มีทองแดงและคอลัมน์พรีเพกเพิ่มเข้ามา
เซินเจิ้น ANKE PCB Co.,LTD
2023-6-17
เวลาโพสต์: Jun-26-2023
