Het aantal lagen in PCB's bepalen

Printplaten (PCB's) bestaan ​​uit alles van één laag tot meerdere lagen diëlektrische en geleidende materialen. Wanneer ze in platen worden geplakt, dragen deze lagen circuits die een breed scala aan huishoudelijke elektronica van stroom voorzien, zoals wekkers, keukenapparatuur, bureaubenodigdheden, computers en mobiele apparaten.

PCB's worden ook gebruikt in een breed scala aan industriële gereedschappen en machines, maar ook in medische apparaten, overheidscomputers en opslagsystemen, en ruimtevaartapparatuur. Het aantal lagen en afmetingen van een bepaald bord bepalen de stroomverdeling van een PCB.

Wat zijn meerlaagse PCB's?

PCB-lagen zijn de bepalende factor in het vermogen en de capaciteit van een printplaat. Men vraagt ​​zich vaak af of een enkellaags printje zal volstaan, of dat het beter is om voor een twee- of vierlaags printje te gaan - hint:er bestaat niet zoiets als een drielaags printje - of iets in het meerlaagse gamma.

Hoewel het aantal lagen grotendeels afhangt van uw budget en functionele behoeften in een printplaat, leidt dit wel tot de vraag - wat zijn precies meerlaagse PCB's? Kortom, "meerlaags" verwijst naar alles met meer dan twee lagen, zoals een 4-laags PCB of iets in het bereik van 6 tot 12 en hoger.

5 vragen om het aantal lagen in meerlaagse PCB's te bepalen

Als je bedenkt hoeveel lagen ideaal zouden zijn in een volgorde van PCB's, moet je rekening houden met de factoren die een meerlaagse laag gunstig maken voor een enkele of dubbele laag, en vice versa.

1. Hoe wordt mijn printplaat gebruikt?

Houd bij het berekenen van de behoeften van een printplaat rekening met de soorten machines en apparaten waarin uw PCB's zullen worden gebruikt en met de eisen die deze machines/apparaten aan de printplaat stellen. Zullen deze PCB's worden gebruikt in hightech, complexe elektronica of in eenvoudiger items met minimale functies?

2. Welke bedieningsfrequentie is nodig?

Als u deze vragen in overweging neemt, bedenk dan wat u nodig heeft in termen van bedrijfsfrequentie. De parameters bepalen de functies en capaciteit van een printplaat. Voor hogere snelheid en operationele capaciteit zijn meerlagige PCB's essentieel.

3. Wat is mijn budget voor het project?

Andere dingen om te overwegen zijn de fabricagekosten van enkel- en dubbellaagse PCB's versus meerlagen. Als u de hoogst mogelijke capaciteit in de huidige printplaattechnologie wilt hebben, moet u betalen voor de hoge productiekosten die ermee gemoeid zijn.

4. Hoe snel heb ik de printplaten nodig?

Doorlooptijd - de tijd die nodig is om een ​​set PCB's van enkele of meerdere lagen te vervaardigen - is ook iets om rekening mee te houden wanneer u een grote zending printplaten bestelt. De doorlooptijd voor een- en tweelaagse platen kan variëren van 8 tot 14 dagen, afhankelijk van de grootte van het bordoppervlak. Maar nogmaals, als u bereid bent meer of minder te betalen, kan de doorlooptijd vijf dagen of een maand bedragen.

De doorlooptijd neemt toe, per bordmaat, met elke laag die je toevoegt aan de bestelling. PCB's in het bereik van vier tot 20 lagen kunnen een doorlooptijd hebben van 12 tot 32 dagen, afhankelijk van of u wilt dat de platen kleine of grote afmetingen hebben.

5. Welke dichtheid en signaallagen zijn nodig?

Het aantal PCB-lagen is ook afhankelijk van de pindichtheid en signaallagen. Zoals aangegeven in de onderstaande grafiek, zijn voor een pindichtheid van 1,0 2 signaallagen nodig, en het aantal benodigde lagen neemt toe naarmate de pindichtheid daalt. Met een pindichtheid van 0,2 of minder heb je PCB's nodig met minimaal 10 lagen.

Pindichtheid	Aantal signaallagen	Meerlaagse PCB's Laagnummer
>1.0	2	2
0.6-1.0	2	4
0.4-0.6	4	6
0.3-0.4	6	8
0,2-0,3	8	12
<0.2	10	>14

Enkellaagse PCB's

Een enkellaags printplaat bestaat uit één gelamineerde en gesoldeerde laag diëlektrisch, geleidend materiaal. Als een vroeg onderdeel van elektronische apparatuur is de enkellaagse PCB sinds het einde van de jaren vijftig in gebruik. Zelfs vandaag de dag, ondanks zijn relatieve primitivisme volgens moderne normen in huiselektronica, blijft de enkellaagse PCB over de hele wereld gebruikelijk.

De constructie van een enkellaagse PCB is eenvoudig, omdat deze bestaat uit één warmtegeleidende dialectiek die eerst wordt bedekt met een koperlaminaat en wordt bekroond met een soldeermasker. Illustraties van de enkellaagse PCB zullen over het algemeen drie kleurstroken tonen om de laag en zijn twee afdekkingen weer te geven - grijs voor de diëlektrische laag zelf, bruin voor het koperlaminaat en groen voor het soldeermasker.

Door hun eenvoudige ontwerp zijn enkellaagse PCB's gemakkelijk in grote hoeveelheden te produceren en zijn daarom de meest kosteneffectieve van alle printplaten. Hoewel de enkele laag naar hedendaagse maatstaven een beperkte technologische component is, biedt het fabrikanten toch de volgende voordelen:
• Een eenvoudig ontwerp dat de meeste fabrikanten gemakkelijk kunnen begrijpen
• Ongecompliceerd en daarom waarschijnlijk geen productieproblemen
• Betaalbaar en handig voor productie in grote hoeveelheden

Tegenwoordig worden enkellaagse PCB's vervaardigd met een koperlaminaatdikte van ergens tussen de 1 en 20 ounce. Enkellaagse PCB's zijn ontworpen om te werken in een temperatuurbereik tussen 130 en 230 graden Celsius.

In eerdere decennia werden enkellaagse PCB's in de meeste elektrische apparaten gebruikt. Tegenwoordig zijn de meeste hightech-huiselektronica overgestapt op meerlaagse PCB's, die zijn geoptimaliseerd voor een complexer scala aan eisen. Desalniettemin komt de enkellaagse PCB nog steeds veel voor in enkele van de eenvoudigere apparaten in woonkamers, keukens en kantoren, waaronder:
• Rekenmachines - Enkele van de meest elementaire rekenmachines werken met enkellaagse PCB's.
• Radio's - Sommige radio's, zoals de goedkope wekkerradio's van algemene winkels, gebruiken vaak enkellaagse printplaten.
• Koffiezetapparaten - Koffiezetapparaten gebruiken vaak enkellaagse printplaten.

De enkellaagse PCB komt ook veel voor in sensoren, LED-lampen, printers, bewakingscamera's en tijdcircuits.

Dubbellaagse PCB's

De tweelaagse PCB is de volgende stap in de printplaattechnologie. Met zijn hogere capaciteit kan de tweelaagse PCB - ook wel een dubbellaagse PCB genoemd - een breder scala aan hedendaagse elektronische apparaten ondersteunen dan de eenlaagse PCB. Tegelijkertijd zijn tweelaagse PCB's veel minder gecompliceerd vanuit een productiestandpunt dan de verschillende meerlaagse printplaten op de huidige markt. Als zodanig is de tweelaagse optie de meest gebruikte PCB-optie.

Een tweelaagse PCB lijkt veel op een eenlaagse PCB, maar met een omgekeerde, spiegelbeeldige onderste helft. Bij de tweelaagse printplaat is de diëlektrische laag dikker dan bij de enkellaags. Verder is het diëlektricum zowel aan de boven- als onderzijde gelamineerd met koper. Bovendien is de laminering zowel aan de boven- als onderkant bedekt met soldeermasker.

Illustraties van de tweelaagse PCB zien er over het algemeen uit als een sandwich met drie lagen, met een dikke grijze laag in het midden die het diëlektricum voorstelt, twee bruine stroken boven en onder die het koper vertegenwoordigen en dunne groene stroken langs de boven- en onderkant die de het soldeermasker.

Dankzij de gelijke boven- en onderkant zorgt de tweelaagse PCB voor meer routeringssporen. De voordelen van de tweelaagse PCB omvatten de volgende:
• Een flexibel ontwerp waardoor het geschikt is voor een breed scala aan apparaten
• Dichte schakelingen waardoor het geschikt is voor een reeks moderne toepassingen
• Goedkope constructie, waardoor het geschikt is voor massaproductie
• Eenvoudig ontwerp, waardoor het voor fabrikanten over de hele wereld gemakkelijker te begrijpen is
• Klein formaat, waardoor het past in een verscheidenheid aan apparaten

Tweelaagse PCB's zijn toepasbaar op een breed scala aan eenvoudige en complexere elektronische apparaten. Voorbeelden van in massa geproduceerde apparaten die tweelaagse PCB's bevatten, zijn onder meer:
• HVAC-units - Verwarmings- en koelsystemen voor woningen van verschillende merken bevatten dubbellaagse printplaten.
• Versterkers - De tweelaagse PCB heeft de versterkingseenheden uitgerust die door tal van muzikanten worden gebruikt.
• Printers - Een verscheidenheid aan computerrandapparatuur vertrouwt op tweelaagse PCB's.

De tweelaagse PCB is ook gebruikt in stuurrelais, voedingen, LED-verlichting, lijnreactoren, testapparatuur en automaten.

Vierlaagse PCB's

Een vierlaags printplaat bestaat uit een complexere set lagen dan de een- of tweelaagse printplaat. Terwijl zowel de enkel- als dubbellaagse PCB een enkele rij diëlektrisch materiaal bevat, bevat de vierlaagse PCB meerdere. Zoals bij alle printplaten met meerdere niveaus, bevat de vierlaagse PCB verschillende lagen geleidend materiaal en koper tussen de bovenste en onderste soldeermaskers.

De vierlaagse PCB-stackup bestaat uit de volgende lagen:
• Vier strips van geleidend koper
• Drie innerlijke diëlektrische lagen - twee prepreg en één kern
• Dubbele diëlektrische soldeermaskerlagen aan de bovenkant en onder

In 4-laags PCB-ontwerp zijn de 4 koperen strips inwendig verdeeld door 3 interne diëlektrica en aan de boven- en onderkant afgedicht door een soldeermasker. Over het algemeen worden 4-laags PCB-ontwerpregels geïllustreerd met 9 strips en 3 kleuren - bruin voor koper, grijs voor kern en prepregs en groen voor soldeermasker.

Hoewel de gebruikelijke illustraties van een vierlaags PCB-ontwerp lijken aan te geven dat de prepreg- en kernlagen uit hetzelfde materiaal bestaan, is de eerste niet volledig uitgehard en daarom zachter dan de kern. Tijdens het fabricageproces worden warmte en druk toegepast op de vierlaagse stapel die ervoor zorgt dat de prepreg en de kern smelten en de lagen aan elkaar hechten.

Vierlaagse printplaten zijn op tal van fronten voordelig voor fabrikanten, aangezien deze en andere meerlaagse printplaten de volgende voordelen bieden:
• Duurzaamheid - De vierlaagse printplaat is sterker dan een- en tweelaagse printplaten.
• Compact formaat - Het kleine ontwerp van de vierlaagse PCB past in een breed scala aan apparaten.
• Flexibiliteit - De vierlaagse PCB kan in tal van soorten elektronica werken, zowel eenvoudig als complex.
• Veilig - Met de juiste uitlijning van stroom- en aardingslagen, beschermt de vierlaagse PCB tegen elektromagnetische interferentie.
• Lichtgewicht - Apparaten die zijn uitgerust met vierlaagse PCB's hebben minder interne bedrading nodig en wegen daarom vaak minder.

Hoewel de productie van multilevel-kaarten meer expertise vereist, worden eventuele extra vierlaagse PCB-kosten tienvoudig terugverdiend door de duurdere producten die de vierlaagse mechanische ondersteuning kan bieden. Enkele van de meest essentiële moderne apparaten met vierlaagse PCB's zijn de volgende:
• Satellietsystemen - Multilevel PCB's zijn uitgerust met satellieten die in een baan om de aarde draaien die communicatie op wereldschaal mogelijk hebben gemaakt.
• Handapparaten - Telefoons en tablets zijn vaak uitgerust met vierlaagse PCB's.
• Apparatuur voor ruimtesondes - Meerlagige printplaten hebben ruimteverkenningsapparatuur van stroom voorzien waardoor we ver in de melkweg konden kijken.

Vierlaagse PCB's komen ook veel voor in röntgenapparatuur, bestandsservers, atoomversnellers, CAT-scantechnologie en nucleaire detectiesystemen. Meer dan een- en tweelaagse PCB's kunnen vierlaagse printplaten ook nuttig zijn voor processen waar overspraak een probleem is.

Zeslaagse PCB's

De zeslaagse PCB is waar printplaattechnologie echt begint door te dringen in de meer geavanceerde aspecten van de hedendaagse elektronica. Met de zeslaagse PCB kunnen fabrikanten een reeks commerciële technische producten, apparaten voor de gezondheidszorg en industriële machines van stroom voorzien.

De zeslaagse PCB-stackup is vergelijkbaar met de vierlaagse, maar met twee extra koperlagen en twee extra rijen diëlektrisch materiaal. In de zeslaagse stapeling worden de tweede en vierde diëlektrische rijen aangeduid als "kern", en de eerste, derde en vijfde zijn prepreg. Van de zes geleidende koperen rijen zijn de tweede en vijfde vlak en de rest signaal.

Sinds hun ontwikkeling zijn 6-laags PCB's een zegen geweest voor de elektronica-industrie. Met hun enorme technologische superioriteit ten opzichte van single- en dual-layer boards, hebben ze fabrikanten in staat gesteld een hele reeks innovatieve apparaten voor het publiek te brengen. Enkele van de belangrijkste voordelen van zeslaagse PCB's zijn:
• Sterkte - De zeslaagse PCB is dikker en daarom sterker dan zijn voorgangers met meer dunne lagen.
• Compactheid - Met zes lagen, boards van deze dikte hebben een grotere technologische capaciteit en kunnen daarom minder breedte verbruiken.
• Hoge capaciteit - PCB's met zes of meer lagen voorzien elektronische apparaten van optimaal vermogen en verminderen de kans op overspraak en elektromagnetische interferentie aanzienlijk.

Printplaten met meerdere niveaus van zes lagen of meer hebben ervoor gezorgd dat de computertechnologie de afgelopen twee decennia met grote sprongen is gegroeid. PCB's van dit niveau hebben de volgende elektronica verbeterd:
• Computers - 6-laagse PCB's hebben bijgedragen aan de snelle evolutie van personal computers, die compacter, lichter en sneller zijn geworden.
• Gegevensopslag - De hoge capaciteit van zeslaagse PCB's hebben apparaten voor gegevensopslag de afgelopen tien jaar steeds vindingrijker gemaakt.
• Brandalarmsystemen - Met printplaten van 6 lagen of meer zijn alarmsystemen steeds nauwkeuriger geworden in het detecteren van reëel gevaar. moment dat het zich voordoet.

Zeslaagse PCB's zijn ook gebruikt bij transmissie van mobiele telefoons, glasvezelreceptoren, hartmonitoren, industriële besturingen en GPS-technologie.

Complexe meerlaagse PCB's

Naarmate de meerlaagse printplaten toenemen in het aantal lagen boven de nummers vier en zes, worden verdere lagen geleidend koper en diëlektrisch materiaal aan de stackup toegevoegd.

Een achtlagige PCB bevat bijvoorbeeld vier vlakke en vier signaalkoperlagen - acht in totaal - verbonden door zeven binnenste rijen diëlektrisch materiaal. De achtlaagse stackup is aan de boven- en onderkant afgedicht met een diëlektrisch soldeermasker. Kortom, de achtlaagse PCB-stackup lijkt veel op de zeslaagse, maar met extra paren koperen en prepreg-kolommen.

De trend zet zich voort met de 10-laagse PCB, die nog twee lagen koper toevoegt voor een totaal van zes signaal- en vier vlakke koperlagen - 10 in totaal. Het koper in de 10-laagse PCB-stackup worden verbonden met negen kolommen van diëlektrisch materiaal - vijf prepreg en vier kernen. Tienlaagse PCB-stacks zijn, net als alle andere, verzegeld met een diëlektrisch soldeermasker aan de boven- en onderkant.

Tegen de tijd dat je bij de 12-laagse PCB-stackup komt, heb je een bord met 4 vlakke en 8 signaalgeleidende lagen, verbonden door 6 signaalkolommen en 5 kernkolommen van diëlektrisch materiaal. 12-laagse PCB-stacks zijn verzegeld met een diëlektrisch soldeermasker. In het algemeen geven meerlaagse PCB-illustraties de lagen en verbindingsmaterialen weer met de volgende kleuren:bruin voor signaal/vlakkoper, grijs voor prepreg/kern diëlektrisch materiaal en groen voor boven-/ondersoldeermasker.

Meerlagige PCB's van de acht-, 10- en 12-laagse varianten zijn nuttig in tal van hightech-apparaten en computersystemen. In de afgelopen decennia heeft de ontwikkeling van meerlaagse printplaten geleid tot de snelle vooruitgang van computertechnologie - van de kHz-systemen van weleer tot de GHz-machines van vandaag.

Machines en apparaten in verschillende sectoren - commercieel, industrieel, medisch, overheid, ruimtevaart - blijven groeien in snelheid, capaciteit, compactheid en gebruiksgemak, dankzij de snelle ontwikkelingen die worden geboden door de steeds complexere meerlaagse PCB's van vandaag.

Laagverdelingen

De gemakkelijkste manier om aan een printplaat te denken, is om de lagen voor te stellen als een lasagne waar geleidende en diëlektrische materialen samenkomen in een soldeermasker. Vierlaagse platen bestaan ​​bijvoorbeeld meestal uit gelijkmatig verdeelde lagen met vlakken in het midden. Hoewel dit het bord symmetrisch kan laten lijken, heeft het niet noodzakelijk de meest gewenste effecten als het gaat om elektromagnetische compatibiliteit.

Een andere opstelling die ongewenste effecten kan opleveren, is om de twee vlakken in het midden nauw aan elkaar te koppelen, terwijl de signaallaag en de vlakken grote diëlektrica omsluiten. Hoewel deze opstelling de opslag van elektrische lading op het intervlak mogelijk maakt, kan het ongewenste signaaloverdracht en elektromagnetische effecten veroorzaken. Om deze redenen kiezen de huidige experts op het gebied van PCB's over het algemeen voor boards van ten minste vier lagen, in plaats van twee.

Om de elektromagnetische compatibiliteit van een vierlaags bord te vergroten, moeten de vlakken en signaallagen zo dicht mogelijk bij elkaar worden geplaatst. Ook moet de kern tussen het grondvlak en de voeding groot zijn. Deze opstelling vermindert de mogelijkheid van ongewenste signaaloverdracht tussen de sporen en houdt de tegenstelling tussen circuits en stromen op een acceptabel niveau.

Een ideaal bereik van oppositie tussen circuit en stroom zou in de marge van 50 tot 60 ohm liggen. Onthoud dat wanneer de impedantie laag is, de getrokken stroom piekt, wat een ongewenst effect is. Hoge impedantie genereert grotere hoeveelheden elektromagnetische interferentie en maakt het bord kwetsbaarder voor interferentie van buitenaf.

Kies PCBCart voor uw standaard- en meerlaagse PCB-behoeften

De wereld van vandaag is uitgerust met allerlei soorten elektronische apparaten die tal van functies bieden die zelfs 50 jaar geleden technologisch niet voorstelbaar waren. Veel van deze ontwikkelingen zijn te danken aan de mogelijkheden die PCB's bieden. Met PCB's kunnen gemakkelijk compacte apparaten een reeks complexe taken uitvoeren, waarvan er vele op afstand kunnen worden gevraagd.

Sinds 2005 produceert PCBCart printplaten voor meer dan 10.000 bedrijven wereldwijd. Met een klanttevredenheid van meer dan 99%, zijn onze boards op grote schaal gebruikt om een ​​breed scala aan producten te ondersteunen. Raadpleeg de volgende pagina's voor meer informatie over onze PCB-opties:
• Voordelen en toepassingen van meerlaagse PCB's
• Full-service PCB-fabricageservices tot 32 lagen
• Geavanceerde kant-en-klare PCB-assemblageservice – Veel Opties met toegevoegde waarde
• Voordelen van het kiezen van PCBCart als uw PCB-partner

Geïnteresseerd in het bestellen van een enkellaags of meerlaags PCB? Ontvang vandaag nog een gratis en vrijblijvende offerte!