Meerlaagse pool – de meest uitgebreide manier om PCB-lagen te kennen

Op een meerlagige pool hebben printplaten een verscheidenheid aan verschillende lagen. De lagen kunnen verwarrend zijn voor degenen die niet helemaal scherp en slim zijn in de niche.

De meeste PCB-prototypes, snel gemaakt, bestaan ​​uit 2 lagen. Veel elektronische apparaten zijn echter niet beperkt tot dubbellaagse borden. Ze hebben hogere en fijnere boards nodig.

Dit artikel zal u helpen om een ​​beter begrip te krijgen van PCB-lagen en hoe ze werken.

Wat zijn de PCB-lagen

1.1 PCB-lagendefinitie

Printed Circuit Boards hebben verschillende betekenissen, afhankelijk van het bericht dat moet worden doorgegeven. Met betrekking tot PCB-lagen, ook beschrijven als koperlagen die in een bepaalde hoeveelheid en volgorde worden gegeven.

De koperlagen kunnen signaallagen of gewoon lagen worden genoemd. PCB-lagen worden genoemd vanwege hun positionering en de functies die ze leveren. PCB's rangschikken volgens het aantal koperlagen.

De borden die bijvoorbeeld een of twee lagen hebben, kunnen respectievelijk 1-laags PCB's of enkelzijdige PCB's en 2-zijdige laag-PCB's of gewoon dubbelzijdige PCB's worden genoemd.

Er zijn verschillende soorten PCB-lagen, en de volgende zijn de meest voorkomende:

1. Mechanische laag

2. Overlay / Zeefdruk Lagen

3. Routeringslagen

4. Soldeermaskerlagen

5. Soldeerpasta-lagen

6. Houd laag buiten

7. Grondvlakken en krachtvliegtuigen

8. Gespleten vlakken

Houd er rekening mee dat niet elke PCB uit alle hierboven genoemde lagen bestaat. De bijzonderheden van uw ontwerp bepalen de behoefte aan verschillende soorten lagen. Enkellaagse platen bestaan ​​meestal uit zeslaagse typen.

Deze omvatten een mechanische, een keep-out, een routing, een overlay, een soldeermasker en een soldeerpastalaag.

Als het gaat om meerlaagse PCB's, bestaan ​​ze uit zes lagen, plus een combinatie van andere energiecentrales en grondvlakken, en extra routeringslagen.

De tweelaagse, vierlaagse en zeslaagse PCB's zijn de meest voorkomende boards, en het is niet ongebruikelijk om PCB's te hebben met meer dan 12 lagen.

1.2 Mechanische laag

Hoewel je misschien meerdere mechanische lagen hebt, heb je er nog steeds één nodig om je board te bouwen. De meest elementaire mechanische laag bepaalt de fysieke afmetingen van je board.

De mechanische laag is ook bekend als Mechanisch 1. De laag die de fabrikant zal gebruiken om de printplaat uit hun materiaal te snijden.

Printplaten kunnen zo simpel zijn als slechts een enkele routeringslaag die de fysieke afmetingen van uw bord aangeeft of zo complex als een bord met veel lagen, inclusief alle lagen die in dit artikel worden genoemd.

Aan de andere kant heeft elke afzonderlijke laag, afzonderlijk beschouwd, een bepaalde en louter functie. Het is essentieel om het doel van elke laag te begrijpen, want op het moment dat u dit doet, wordt de PCB-constructie uiterst eenvoudig, ongeacht hoe ingewikkeld het bord is.

Dit raamwerk kan een eenvoudige rechthoek zijn, een gecompliceerde vorm met ronde hoeken plus/of uitsnijdingen.

Hoewel dit zeldzaam is, zijn er meer mechanische lagen opgenomen, met specificaties voor gereedschap en aanvullende diverse automatische informatie. Deze extra mechanische lagen zijn echter niet vereist voor de meeste printplaten.

Lagen opstapelen (onderscheid maken met PCB-lagen)

2.1 Wat is Layer Stack Up?

Een laagstapeling is de juiste plaatsing van een type laag. PCB's worden in het algemeen in drie categorieën ingedeeld:

• Enkele lagen.
• Dubbele lagen.
• Meer lagen.

De bovenstaande termen beschrijven het aantal koperlagen in een PCB. De meerlaagse PCB beschrijft die met meer dan twee lagen in het bereik van 4, 6 en 8.

In een meerlaagse laag staan ​​de bovenste en onderste lagen bekend als buitenste lagen, terwijl die daartussenin bekend staan ​​als binnenlagen. De complexiteit bij de vervaardiging van meerlaagse PCB's maakt ze vrij duur in vergelijking met dubbel- en enkellaagse PCB's.

Bij het stapelen van lagen zijn er een paar dingen waarmee u rekening kunt houden, waaronder de volgende:

• Het substraatmateriaal.
• De volgorde van de PCB-lagen.
• De koperdikte.

Verschillende ontwerpen van circuits hebben verschillende laagstapelingen die op de juiste manier bij hen passen. Layer-stack-up is essentieel voor het functioneren van de printplaten.

Er kunnen zich verschillende problemen voordoen wanneer het stapelen van lagen niet goed is gepland, zoals:

• Signalen overspraak.
• Koppeling.
• Overschrijding.
• Onderschrijding.
• Elektromagnetische storingen.
• Signaaldissipatie.

Om de bovenstaande problemen en zelfs meer te voorkomen, is het van vitaal belang om een ​​goed geplande PCB-laag te hebben. U kunt veel besparen door een efficiënte stapeling van PCB-lagen te ontwerpen, wat een grote bijdrage kan leveren aan het voorkomen van mogelijke problemen die kunnen optreden als gevolg van een onjuist ontwerp.

In Layer Stackup worden andere dan de volgorde van de PCB-lagen, substraatmateriaal en koperdiktes ook overwogen.

Er zijn verschillende lagenstapels voor verschillende soorten circuitontwerpen. Een goed geplande PCB-lagenstapel zorgt voor de beste prestaties van de PCB, zoals het verminderen van de elektromagnetische interferenties, signaaloverspraak, koppeling, overshoot en undershoot en signaaldissipatie.

Het ontwerp dat moet worden voltooid en de eerste gekwalificeerde keer kan de kosten en de ontwerpcyclustijd aanzienlijk verminderen. Het is mogelijk als de problemen met de signaalintegriteit worden geëlimineerd voordat ze zich voordoen.

In figuur 1 hieronder worden twee 8-laags stapelschema's getoond die de veranderende volgorde van lagen benadrukken.

Behalve signaallagen spelen krachtvliegtuigen ook een cruciale rol bij succesvolle productontwikkeling.

De signalen, digitaal of analoog, kunnen door microstriplijnen of striplijnen worden geleid die overspraak verminderen en bijgevolg de signaalintegriteit verbeteren.

De laagfrequente signalen worden naar de binnenste lagen geleid, terwijl de hoogfrequente signalen naar de buitenste lagen worden geleid.

Het is een goede gewoonte om een ​​grondvlaklaag naast elke signaallaag te plaatsen; om echter de stapeling van lagen en de fabricagekosten te verminderen, wordt de grondlaag na elke twee signaallagen geplaatst. De krachtvlakken moeten ook grenzen aan de grondvlakken die de strakke koppeling vormen.

Bij meerdere voedingsrails zijn de vermogensvlakken in meer dan één deel opgesplitst. Gewoonlijk is de PCB-dikte 1,6 mm, maar het is een uitdaging om een ​​dikte van 1,6 mm van meer dan 12 lagen te behouden.

In figuur 1 hieronder worden twee 8-laags stapelschema's getoond die de veranderende volgorde van lagen benadrukken.

In figuur 2 wordt het 10-laags PCB Stackup-schema beschreven.

2.2 Het onderscheiden van PCB-lagen van laagstapeling omhoog

Hoewel deze twee termen hetzelfde lijken te betekenen, is dit helemaal niet het geval. Een stapel opstapelen, zoals hierboven gedefinieerd, is de juiste plaatsing van een type laag.

Aan de andere kant verwijzen PCB-lagen naar koperlagen die in een bepaalde hoeveelheid en volgorde worden gegeven. Terwijl het stapelen van lagen zich bezighoudt met het plannen van lagen, houden PCB-lagen zich bezig met het aantal en de volgorde van lagen.

Typen PCB-lagen

3.1 1-laags printplaat

Vaak aangeduid als een enkellaagse PCB, wordt de éénlaagse PCB vanaf één kant bedrukt; dit houdt in dat de printplaat aan de ene kant samen is met een geleidend materiaal, terwijl aan de andere kant elektronische componenten zijn verbonden.

Aanvankelijk werden alle PCB's handmatig ontworpen, maar dankzij technologische vooruitgang kunnen ze nu worden gemaakt met behulp van gespecialiseerde software zoals Eagle PCB-software. Het wordt gedaan door het gebruik van computers die over dit programma beschikken.

Enkellaagse PCB's zijn er in verschillende soorten. Sommigen van hen omvatten het volgende:

• Flexibele printplaten. Deze enkellaagse PCB's zijn gemaakt van flexibel materiaal in plaats van rigide. Dergelijke materialen die in dit geval kunnen worden gebruikt, zijn onder meer kunststoffen. De productiekosten voor dit type enkellaagse PCB zijn vrij hoog, waardoor het oneconomisch is.

• Stijve PCB's. Deze enkellaagse PCB's zijn gemaakt van harde materialen zoals glasvezel. Ze zijn niet flexibel en kunnen het circuit dus niet laten buigen. Ze worden vaak gebruikt in de meeste apparaten zoals rekenmachines, voedingen et al.

• Hoogfrequente printplaten. Deze enkellaagse PCB's worden gebruikt in circuits die aanzienlijk hoge frequenties nodig hebben om te werken. Bij het kiezen van het juiste materiaal dat voor dergelijke PCB's moet worden gebruikt, zijn thermische uitzetting, waterabsorptie en diëlektrisch verlies enkele van de factoren waarmee rekening wordt gehouden

• Stijve-flex PCB's. Deze enkellaagse PCB's zijn gemaakt van een combinatie van kunststof en glasvezel. Beide materialen zijn gecombineerd tot een enkele laag. Deze combinatie vermindert bijgevolg de grootte en het gewicht van de printplaat.

• PCB's met aluminium achterkant. Deze enkellaagse PCB's zijn gemaakt van aluminium materiaal. Het ontwerp van deze print is bijna gelijk aan die van de koperen, alleen dat het verschil zit in het artikel dat is gebruikt.

Layer PCB's zijn vrij eenvoudig, zoals u kunt zien. Laat u echter niet misleiden door hun eenvoud voor wat ze kunnen bereiken. Ze zijn misschien eenvoudig, maar ze produceren veel over het werken in complexe apparaten. Er zijn enkele functies die ze uitvoeren, en sommige omvatten de volgende:

• 1.Ze worden gebruikt in circuits voor radio- en stereoapparatuur.
• 2.Ze worden gebruikt in digitale camera's.
• 3.Ze worden gebruikt in kopieer- en printermachines.
• 4.Ze worden gebruikt in digitale rekenmachines.
• 5.Ze worden gebruikt in automaten.

De enkellaagse PCB's hebben bijvoorbeeld enkele voordelen:

• Eenvoudig te bedenken en te ontwerpen.
• Eenvoudig te installeren.
• Kosteneffectief.
• Het is gemakkelijk te begrijpen.
• Er is een kleine kans op kortsluiting.
• Betrouwbaarder en efficiënter.

3.2 2-laags printplaat

Een tweelaagse printplaat wordt ook wel een dubbellaagse of dubbelzijdige printplaat genoemd. Het is voornamelijk gemaakt van een FR-4 glassepoxysubstraat gelamineerd met dunne koperfilm of lagen aan beide zijden. Het is de eenvoudigste en meest economische PCB om te ontwerpen.

Een tweelaagse PCB kan eenvoudig worden vervaardigd door een professionele PCB Prototyping-fabriek (bijvoorbeeld wellpcb.com) en thuis worden gemaakt. Tweelaagse PCB heeft alleen de bovenste en onderste koperlagen.

Het is een eenvoudig ontwerp om te bedenken, en niet te vergeten hoe zuinig het ook is. Dit PCB-ontwerp kan eenvoudig thuis worden vervaardigd met de juiste software. Het wordt meestal alleen gemaakt door PCB-prototypingbedrijven.

De PCB-lagen in dit ontwerp zijn voornamelijk de signaallaag die de bovenste laag vormt en de onderste laag die bestaat uit elektrische componenten. Alle componenten van een dubbellaagse PCB zijn als volgt:

• Traceer.
• Pads.
• PCB-lagen die de zijden laag, de bovenste en de onderste laag bevatten.
• Soldeermasker.

Er zijn enkele plaatsen waar dubbellaagse PCB's worden gebruikt. Enkele van de toepassingsgebieden zijn:

• Bij verlichting. De dubbellaagse PCB's worden gebruikt in LED-verlichting en dus de kracht die ze hebben.

• In medische hulpmiddelen. Dubbellaagse PCB's worden gebruikt in medische apparatuur zoals pacemakers en CAT-controlemachines.

• Automobiel- en lucht- en ruimtevaartindustrie. Zowel in de auto-industrie als in de luchtvaart worden PCB's veel gebruikt. De dubbelzijdige PCB's, om precies te zijn, worden voornamelijk gebruikt in deze twee industrieën.

Dubbellaagse PCB's hebben een breed scala aan voordelen. Je kunt er hieronder enkele bekijken:

• Ze maken het leggen van sporen eenvoudiger.
• Hogere dikte in segmenten toestaan.
• Bied uitgebreide warmteverstrooiing.

3.3 4-laags printplaat

Een vierlaagse printplaat heeft vier koperlagen. De bovenste en onderste lagen zijn de routeringslagen, terwijl de twee lagen daartussen de stroom- en grondvlakken zijn.

Tussen de vierlaagse PCB-koperlagen bevinden zich de kern en de prepreg. Tijdens de fabricage worden al deze elementen samengebracht (ingeklemd) door een laminaat onder hoge hitte en druk om ervoor te zorgen dat de hele stapel bij elkaar wordt gehouden.

De vierlaagse PCB kan doorgaande via's, blinde via's en begraven via's bevatten. Voor een vierlaagse printplaat kan begraven via alleen tussen de tweede en derde laag zijn, en de blinde via's kunnen zich tussen de bovenste (eerste) en de tweede laag of tussen de onderste (vierde) en de derde laag bevinden.

De typische stack-up voor een bord met vier lagen is stroom en aarde voor de binnenste twee lagen en vervolgens de signalen op de buitenste twee lagen. Normaal gesproken zou men de twee signaallagen loodrecht routeren.

Het is niet zo belangrijk als de lagen worden gescheiden door stroom en aarde, maar als je signalen op aangrenzende lagen hebt, wordt het belangrijker om overspraak te minimaliseren.

Wat de nummering betreft, gaat men meestal van 1 naar n, beginnend bij de bovenkant naar beneden naar beneden. Dit is de enige conventie; je kunt doen wat je wilt, omdat je de stapelinformatie verstrekt wanneer je de bestanden verzendt voor productie.

Bij de vervaardiging van een vierlaagse printplaat kunnen de kosten erg handig zijn als u een fabriek heeft.

3.4 6-laags printplaat

Het ontwerp dat de zeslaagse PCB maakt, is immuun en stil. Er zijn enkele redenen waarom de zeslaagse PCB voordelig is in vergelijking met de andere. Enkele van de ideeën zijn de volgende:

• De tracering tussen de derde en eerste laag vereist geen speciale behandeling.

• Elk spoor heeft de nabijheid van de grond.

3.4.1 Referentievlak

Het referentievlak wordt gebruikt voor het overbrengen van de retourstroom. In het ontwerp met vier lagen heeft laag één een hoogfrequente retourvaluta op de tweede laag en heeft de vierde laag ook een hoge frequentie op de derde laag; er is dus geen verschil met de zeslaagse PCB.

Wanneer de referentievlakken dichter bij de routerings- of signaallagen worden geplaatst, hebt u het lusgebied dat de uitgestraalde emissies bepaalt, ingesneden. en de gevoeligheid bij hoge frequenties.

De volgende zijn enkele van de factoren die ervoor zorgen dat de stapel met zes lagen goed werkt.

1. De nabijheid van de grond door elk spoor.

2. De nabijheid van grondvlakken en stroom die de capaciteit van de planner creëert.

3. De tracering tussen de derde en eerste laag die geen speciale behandeling vereist.

4. Het referentievlak van laag vier is hoger dan de afstand tussen het en laag 2.

3.4.2 Het gemeenschappelijke 6-laags PCB-stapelontwerp

Het beste PCB-ontwerp met zes lagen vereist stiksels om twee grondvlakken in de PCB te verbinden, die de stroom naar de referentievlakken moeten terugsturen. Sommige mensen zeggen dat het toevoegen van extra grondvliegtuigen helpt bij het beschermen tegen emissies en immuniteit.

3.4.3 PCB-vlaksneden doden EMC

De vliegtuigbezuinigingen kunnen verwoestend zijn voor de EMC, zowel in emissies als in gevoeligheid. Plane cuts of holtes zijn wanneer de stroom of het grondvlak een onbedoelde of opzettelijke snede door een bepaald deel van een vliegtuig heeft. De vlakke sneden zijn er in verschillende maten en vormen.

Een stroomretourpad in het vlak is een paar duizend centimeter verwijderd, en in goede ontwerpen loopt het spoor naast het vlak, waardoor het retourstroompad dichtbij is, waardoor het lusgebied relatief klein is.

Wanneer u een leegte in de koperen vlakke laag introduceert, moet u een lus maken die nodig is om sporen over de lege ruimten en vlakke sneden te laten lopen. Het maakt het huidige lusgebied veel belangrijker.

3,5 8-laags printplaat

Een bord met acht lagen kan nog twee routeringslagen toevoegen of de EMC-prestaties verbeteren door nog twee vlakken toe te voegen.

De procentuele stijging van de kosten van een bord met acht lagen ten opzichte van een bord met zes lagen is minder dan de procentuele stijging van de overgang van vier naar zes lagen, waardoor het gemakkelijker wordt om de kostenstijging voor verbeterde EMC-prestaties te rechtvaardigen.

Daarom bestaan ​​de meeste platen met acht lagen uit vier bedradingslagen en vier vlakken.

Over het algemeen heb je voor het maken van een achtlagige PCB afwisselende lagen van de koperlaag, prepreg en kern nodig. De prepreg fungeert als de lijm die de achtlagige PCB-stack-up stevig combineert tot een enkel bord.

Volgens de regels om de elektromagnetische compatibiliteit te verbeteren, zou een eenvoudige achtlaagse PCB-configuratie er als volgt uitzien. Het is belangrijk op te merken dat een PCB met acht lagen een hoge signaalintegriteit kan bereiken vergeleken met 6-laags PCB en lager.

U kunt de PCB-stack-up-ontwerpmethode kiezen op basis van het aantal signaalnetwerken, apparaatdichtheid, PIN-dichtheid, signaalfrequentie, bordgrootte. Hoe hoger het aantal signaalnetwerken, hoe hoger de apparaatdichtheid; hoe hoger de PIN-dichtheid, hoe hoger het signaal.

Bovendien is het voor goede EMI-prestaties het beste om ervoor te zorgen dat elke signaallaag zijn referentie heeft.

Enkele voordelen zijn het gebruik van een achtlagige PCB. Enkele van de voor- en voordelen zijn de volgende:

• Het vermindert de elektromagnetische interferentie die tot onderbrekingen kan leiden.

• Het verbetert de signaalintegriteit.

3.6 Meerlagige PCB

3.6.1 32 Lagen PCB

Het is slechts een meerlagige PCB die uit 32 lagen bestaat. De lagen worden samengevoegd om als een enkele PCB te werken. Deze PCB-lagen zijn geavanceerd en vereisen dus vaardigheden en precisie.

Elk ontwerp van een printplaat begint bij de software. Voor een 32-laags PCB wordt een stack-up gemaakt, die veel PCB-lagen bevat. Het wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van een machine die de lagen aan elkaar plakt.

Er zijn enkele redenen waarom u ervoor kunt kiezen om de 32-laags PCB te gebruiken. Enkele van de ideeën zijn de volgende:

• Gebruikt in ruimtevaartsystemen.

• Gebruikt in de automobielsector.

Techniek achter 32-laags PCB

Om een ​​32-laags PCB te vervaardigen, wordt een Stack-Up gemaakt die uit meerdere PCB-lagen bestaat.

Het wordt mogelijk gemaakt door verschillende dubbellaagse PCB's te sandwichen met behulp van een isolerende vezel-epoxylaag tussen elke twee dubbellaagse PCB's. Dit isolatiemateriaal wordt ook wel prepreg genoemd.

Het houdt in dat de basisbouwstenen van elke meerlaagse PCB een dubbellaagse PCB zijn.

Met deze dubbelzijdige PCB-fabricagetechniek en meer geavanceerde machines om de toegenomen complexiteit aan te kunnen, is de fabricage van een 32-laags of zelfs een 50-laags PCB goed haalbaar.

32-laags PCB-toepassingen

Waarom hebben we deze 32 of 50 Layer PCB's nodig? Een van de voor de hand liggende redenen is om alle benodigde systeemelektronica efficiënt in te bedden in één kleine printplaat.

Hoewel de assemblage van componenten is bedoeld voor de bovenste en onderste lagen, is het mogelijk om componenten tussen de Stack-up te plaatsen. De lucht- en ruimtevaartindustrie doet uitstekend werk bij het maken van deze complexe PCB-ontwerpen.

In elk ruimtevaartsysteem is het doel om zo min mogelijk of geen elektromagnetische emissie te hebben. Het organiseren van een PCB tijdens de ontwerpfase is een geweldige manier om deze emissies te stoppen.

Elke PCB-laag is meestal gewijd aan een specifieke functie die niet in strijd is met andere lagen. De middelste lagen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt als voedingsstroomvlakken, terwijl de bovenste en onderste lagen worden gereserveerd voor het plaatsen van componenten.

3.6.2 Meerlagige PCB

Meerlaagse PCB's hebben een onbeperkt aantal geleidende lagen. De hulp van isolerende lagen scheidt vervolgens de lagen. Ze zijn meestal opgemaakt aan de binnenkant van de dubbelzijdige planken. De buitenste lagen bestaan ​​meestal uit enkelzijdige platen.

De fabrikanten van de meerlaagse PCB's maken gebruik van warmte en druk om elk van de PCB-lagen te verbinden tot één PCB-bord. Elke PCB met meer dan twee lagen kan worden geclassificeerd als een meerlaagse PCB.

Its stack-up must be made as that the complete board shall meet the electrical signal and power needs and meet the mechanical strength requirements. Most professional PCB designs can exhibit around 15dB fewer emissions.

There are some reasons why you should consider using a multilayer PCB over the single or double-sided PCB’s. Some of these reasons include the following:

• They result in high quality and reliable products.
• They have a higher density of assembly.
• Increases functionality.

Precautions

When making a multilayer PCB, you must plan the configuration of your PCB stack-up. Wrong PCB configuration may give rise to undesired electromagnetic interference and poor signal integrity.

Below are some of the essential things to consider about signal when making a multilayer PCB design.

• Consider the type of signals to be routed, e.g., different signal frequencies
• Consider the signal rise and fall
• Sufficient return for the signal loop

Likely signal delay caused by permittivity – Possible cross-connection and overlap

Multilayer Pool

A circuit that has more than two layers is known as a multilayer PCB. Therefore ，this implies that the minimum number of PCB layers present for a multilayer PCB is three. Laminating the materials together is not easy but is necessary for a multilayer pool.

A multilayer pool should have no air that is trapped in between. In the manufacture of the multilayer pool, the Eagle PCB design software is necessary.

The process is complicated and, as usual, starts with the preparation of a schematic diagram. The schematic is then edited by the use of the editor menu that is on the Eagle software.

You may wonder why most PCB layers are even. It is important to note that it is more cost-effective to prepare even layers than odd ones. This is, therefore, the contributing reason for the layers being even.

4.1 Multilayer PCBs

In making multilayer PCBs, both the core and prepreg materials are used in making the layers. Prepreg materials are those that are not cured, meaning that they are malleable.

Alternative materials of both prepreg and core are then laminated together under high temperatures and pressure, making the prepreg materially, and the layers are joined together after cooling off and results in a hard and solid multilayer board.

Notice that the multilayer PCB comes with a wide range of advantages that includes:

• Increased flexibility
• Higher assembly density
• Controlled impedance features
• Small in size
• Have an EMI shielding
• It eliminates the need to interconnect harnesses which reduces the overall weight

4.2 Multilayer Pool Process

Multiple PCB making process involves using Eagle software in designing PCBs. It is a complicated procedure that starts with completing a Schematic diagram. The schematic is edited through the editor menu through Eagle software.

4.3 Multilayer Pool

After designing and drawing the schematic diagram, the next thing that needs to be done is to work out on the layout; This could be done by bringing the dimension of your printed circuit board and uploading it onto a software.

If you are using the Eagle software, you will have the opportunity to choose an appropriate grid to help each PCB layer overlap. This could be done using a button that routes each of the layers separately as per your needs.

Alternatively, you can make the multilayer pool for the PCB by auto-creating it using the Eagle software. However, if you choose this technique, it will be necessary that you cross check the components, text, layers, and dimensions.

You should then use the check rule option to evaluate the final layout.

4.4 Multilayer Circuit Boards

Multilayer printed circuit boards have become the core of the world’s electronics. They are the essential functions of components and wiring; This has made the new PCBs more advanced and sophisticated.

It gives the final users advanced flexible options and oddly shaped varieties to choose it. PCBs for simple electronics consist of a single layer, while sophisticated PCBs such as those used in computer motherboards are multiple layers; this is why they are called multilayer PCBs.

It is important to note that the advanced technology has allowed manufacturers to downsize PCBs significantly.

Multilayer PCBs are PCBs made with at least three copper foil layers. They appear like several single or double-sided PCBs which are glued together with heat and protective insulation. The two layers are customarily placed on the surface side of the PCB.

Electrical connections in the layers are achieved through vias like buried vias and plating through the holes; This results in a generation of complex PCBs that you will get on the market, which comes in varying sizes.

Multilayer PCBs were discovered through changes that were taking place in the world of electronics. Their continued use and function in the modern world of electronics have made them more complex and sophisticated.

Initially, PCBs had their problems, including crosstalk, capacitance, and noise. As a result, it was necessary that manufacturers had to come up with specific constraints to limit the issues.

The design consideration meant that it was prudent to design PCBs that would result in high levels of performance hence the double-sided PCB and so forth. It is this understanding that resulted in the discovery of multilayer PCBs.

It allowed for the packing of multilayer PCBs into small sizes to accommodate the ever-increasing needs of electronics.

The modern PCBs have various layers that range from 4-12 layers. The sheets come in even numbers to reduce issues such as warping, which is associated with an odd number of layers.

Also, it is cost-effective to produce an even number of layers compared to building a different number of layers.

Moreover, most modern devices that include smartphones and mobile devices use PCBs with 12 sheets. Some manufacturers can manufacture PCBs with about 32 layers.

Notice that while it is labor-intensive and expensive to manufacture multilayer PCBs, they are becoming important in the modern world.

The reason for this is that they come with a host of benefits than what you would get with double or single-layer PCBs.

4.5 Advantages of Multilayer PCBs

They are small in size; this is the most excellent feature of multilayer PCBs. They are smaller than single or double-layer PCBs, resulting in a significant benefit to the current trends.

They are more compact, robust and find much application in laptops, smartphones, and tablets. Are lightweight in construction.

The smaller PCBs are less weighty since they don’t use multiple connectors that require them to be interlinked to double-layered and single PCBs. This increases the mobility of the devices in which applied.

       • High quality. Creating a multilayer PCB requires proper planning and organization, meaning that the result will be products, which are better in quality compared to the double or single layer PCBs. Also, these PCBs are more reliable.

• Increased durability. Multi-layer PCBs are durable. They can withstand much weight and can handle heat and pressure that is always applied to them during binding. They also have multiple layers of insulation material between the individual layers and a prepreg bonding agent that increases their durability.

• Highly flexible.PCB assemblers that use flexible construction techniques end up with flexible multilayer PCBs, which have highly desirable features such as the ability to be applied in areas where flexing and bending will be required. However, it is important to note that the more the layers used in a PCB, the less flexible it is.

       • More powerful. The multilayer PCBs incorporate many layers into a unit PCB. So they enable the board to be more connective giving them properties that allow them to achieve higher speed and capacity even though they are small-sized.

       • Single connection point. The multilayer PCBs work in a singular unit, and so they will always have just a single connection point which is not the case when you use several single or double-layered PCBs, This is of significant benefits to the electronic world as it helps to minimize the size and weight.

4.6 Disadvantages

1. Even though we have talked much about the benefits of multilayer printed circuit boards, it is critical that they come with a few problems.

2. They are costly compared to single-layer PCB because of the complicated manufacturing process and the extensive amount of time taken to construct them. This increases the labor cost which translates to high prices of PCBs.

3. They are more challenging to manufacture and require more time and advanced manufacturing techniques than single-layered PCBs because any small flaws could make them useless.

4. The supply is limited- because they need expensive machinery to manufacture, very few manufacturers can produce them, so their production is limited.

5. Require extensive design and interconnection between the layers, and one should be able to mitigate impedance issues and crosstalk. Any single mistake can lead to the non-functioning of the board.

6. Manufacturing the PCB requires plenty of time and person-hours, and so it is sometimes difficult to deliver orders within the specified timeframes.

4.7 How Multilayer PCBs Compare With Single Layer PCBs

1. They are of high density and greater functionality because layering increases their capacity and speed.

2. They are small-sized since the addition of layers increases their surface area meaning that you will have a high ability of PCB compared to what you can get in single layer PCB.

3. They are light in weight since it requires fewer connectors and can be used in complex electrical applications.

4. The multilayer PCBs have enhanced functionality compared to single layers and have great EMI shielding, controlled impedance, and more feature despite their small size.

4.8 Application

Multilayer PCBs can be put to just any use and have become a preferred option because it can use them across all technologies.

They are found in almost all electronics, including smartphones, microwaves, and other domestic consumer equipment. They are also used in smartwatches and mobile devices because they are small and have increased functionality.

In computer electronics, they find much application in the motherboards and servers. Their space-saving feature makes it easier for them to be applied widely in the technology industry.

Multilayer PCBs are also widely applied in telecommunication devices. They are used in GPS, signal transmission as well as in satellite applications. Because they are durable, they can easily use them in towers outdoors and on mobile devices.

In industries, multilayer PCBs are quite vital because they are small in size and durable. They are therefore widely applied in industrial control and are used in running machinery in industrial applications.

The medical field has also benefited greatly from PCBs. They are found in equipment that is used in diagnosis as well as those that are used in treatment.

They are small in size lightweight, and so they can use them in heart monitors, x-ray, medical testing devices, and CAT scan equipment.

The military has also benefited a lot from multilayer PCBs. They are deployed in high-speed circuits, and so they are highly utilized in military applications. They are also used in devices that require increased movement.

The automotive industry, especially the electric car, has also significantly benefited from PCBs. They are used in GPS headlight switches and engine sensors.

They are small durable and heat-resistant, a thing that makes them entirely applicable in the automobile environment.

4.9 Multilayer Pool Technology

The technology has allowed the production of quality boards and is considered key to military, communication, and other fields that rely on multilayer PCBs.

The technology enables the manufacturers to fabricate PCBs from materials such as flex, Teflon, and polyimide, allowing them to fulfill their PCB needs.

4.10 Multilayer Pool Switch

PCBs play a vital role in manufacturing computer networking devices such as multilayer switch which provides extra function including routing capability. The switch can prioritize the packets and implement QoS differentiated services in hardware.

4.11 Multilayer Pool Ceramic Capacitor

They are popularly referred to as MLCCs and are used in building blocks in modern electronics. MLCCs make up more than 30% of the components in the hybrid circuit module.

They consist of the monolithic ceramic block with electrodes that appear on the surface end of the ceramic block that forms the contact made by having burnt in metallic layer.

Types

MLCCs come in different kinds that include those that are described as tolerance, capacitance, and dielectric, case size, and so forth. Their values vary, but the most common ones range from 10 nF to 1µF. Also, their voltage rating ranges from 16V to 100V.

As technology advances, more and more multilayer PCBs are produced. These PCBs are finding much application in both the research industry and science. Are used in security appliances, alarm systems as well as fiber optic sensors.

They are also used in weather analysis equipment and atomic accelerators.   Multilayer PCBs are becoming light-weighted, compact, and save on spaces.

PCB Layers Thickness

Different PCB layers have the different thickness depending on where they will be applied. For instance:

• 11 layer boards can be of 20 by 14 dimensions unless given additional specifications.
• Six layer boards are produced on a thickness of 0.031, 0.040, 0.047, 0.062 and 0.125 inches.
• Both the 8 and ten layer boards can be found with the thickness of 0.062, 0.093 and 0.125 inches.

The standard pooling thickness for multilayer PCBs is 1.55mm. This standard measurement is not the actual measurement for all the multilayer PCBs but can be used as a reference in their construction.

Pcb Layers Ordering

PCB layers are arranged in orders. The process of organizing these layers can be as follows:

       • Choosing the initial number of layers. Here you will select the PCB layers that will suit the need you want to achieve. If it is for home prototyping, then one or two layers can be quite useful. Four layers of PCBs are simple or rather cheap boards.

Six-layer PCBs are cheap and abundant. Eight-layer PCBs are quite cost-effective, while the 12 layers PCBs are ideal for heavy industry boards or just boards with many tracks.

• Starting the layout

       • Here, you will begin with the top and bottom signal layers. Depending on the design that you are using, the two top and bottom signals would be just enough unless you have too many connections requiring inner signal layers.

There are some options that you can use to order your PCB layers. The following are some of the most common ones:

• Four layer stack up.
• Six layer stack up.
• Eight-layer stack up.
• Ten layer stack up.
• 12 layer stack up with two additional signal layers.
• 12 layer stack up with 4 GND’s.

You can make a quote of the type of PCB you would want here https://www.wellpcb.com/pcb-quote

Conclusion

As you have seen, PCB layers make up different designs of Printed Circuit Boards for various appliances. Depending on where you would want to use the PCBs, the sheets would vary.

The single and double-sided layers are cheaper to construct but do not perform the complex operations that the multilayer PCBs can do. The multilayer PCBs are used in more advanced machines and electronics as compared to the others.

The multilayer PCBs are made out of three or more PCB layers formed of copper, among other materials. In case of any inquiries and issues, you can contact us through the following:

• [email protected]

• www.wellpcb.com