¿Cómo elegir la capa de PCB y apilar?

Cuando hacemos un diseño de apilamiento de PCB, seguimos principalmente dos puntos importantes a continuación:

1) Cada capa de traza de PCB debe tener una capa adyacente como referencia (como alimentación o tierra)

2) La capa de tierra adyacente y la capa de alimentación principal deben mantener una distancia mínima para garantizar una capacidad de acoplamiento suficiente.

Aquí presentaremos principalmente la explicación de la cantidad de capas de PCB de 2 capas a placa de PCB de 8 capas:

1) apilamiento de placa PCB de una cara y placa PCB de doble cara

Para una placa PCB de 2 capas, debido a la pequeña cantidad de capas, no existe el llamado problema de apilamiento. Cuando consideramos el control de la radiación EMI, solo necesitamos garantizar el diseño y el cableado correctos.

Al hacer el diseño de PCB, la gente se ha centrado cada vez más en el problema de compatibilidad electromagnética de las placas de circuito PCB de una y dos capas. La razón principal es que el área del bucle de señal es demasiado grande, lo que no solo produce una fuerte radiación electromagnética, sino que también produce una interferencia externa más sensible. Entonces, si desea reducir los problemas causados ​​por la compatibilidad electromagnética del diseño de línea de PCB, la forma más fácil de resolverlo es reducir el área de bucle de la señal clave.

¿Cuáles son las señales clave?

Desde la perspectiva de la compatibilidad electromagnética, las señales clave se refieren principalmente a aquellas señales que generan una fuerte radiación y aquellas que provocan interferencias evidentes hacia el exterior.

En términos generales, las señales de radiación más intensas son señales periódicas, como señales de direcciones o de tiempo de orden bajo. Y esas señales que causan una interferencia obvia hacia el exterior son esas señales analógicas de bajo nivel.

Por lo tanto, las placas de circuito impreso de una o dos capas se utilizan a menudo en aplicaciones analógicas de baja frecuencia inferiores a 10 KZ.

1) Los rastros de cables de alimentación en la misma capa están representados por rastros radiales, y la longitud total de los rastros debe reducirse tanto como sea posible.

2) Cuando coloque el cable a tierra y el cable de alimentación, estén uno al lado del otro. Se coloca un cable de tierra al lado del cable de señal clave, y este cable de tierra está lo más cerca posible del cable de señal. Esto puede reducir el área del bucle tanto como sea posible y reducir la señal de radiación a la interferencia exterior.

3) Si se trata de una PCB de doble capa, podemos colocar un cable de tierra lo más cerca posible de la parte inferior del cable de señal en el otro lado de la PCB, y el cable de tierra debe ser lo más ancho posible. El área de bucle resultante es igual al grosor de la placa de circuito multiplicado por la longitud de la línea de señal.

2) Apilamiento de placas PCB de cuatro capas

1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;

2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;

Para los dos diseños de PCB apilables de 4 capas anteriores, el principal problema es que si la placa PCB tiene un grosor de placa tradicional de 1.6 mm (62 mil). Dado que la distancia entre las capas será muy grande, por un lado, no es fácil para controlar la impedancia, el acoplamiento entre capas y el blindaje y, por otro lado, reduce la capacitancia entre las placas PCB, lo que no es fácil de reducir el ruido.

Si el apilamiento de la placa PCB de 4 capas adopta el primer diseño, a menudo se usa para más chips en la placa PCB. Este diseño puede lograr un mejor rendimiento SI, pero no es fácil controlar la compatibilidad electromagnética EMI. Por lo general, necesitamos controlar el cableado y detalles adicionales para reducir el problema.

Tenga en cuenta:

La capa de tierra está dispuesta en la capa adyacente de la capa de señal con la señal más densa, que no solo es fácil de reducir la radiación, sino que también aumenta el área de la placa PCB, mostrando la regla 20H.

Si la placa de circuito impreso de 4 capas adopta el segundo diseño, generalmente se usa en aplicaciones donde la densidad del chip en la placa de circuito impreso es baja y hay suficiente área alrededor del chip (para colocar la capa de cobre de la fuente de alimentación requerida).

Las capas exteriores del segundo diseño de PCB de 4 capas son capas de tierra, y las 2 capas del medio son capas de señal/potencia. La fuente de alimentación en la capa de la señal se enruta con cables anchos, que no solo pueden reducir la impedancia de la ruta actual y la ruta de la señal, sino que también protegen la radiación de la señal de la capa interna a través de la capa de tierra externa. Desde el punto de vista del control de compatibilidad electromagnética EMI, es el mejor diseño de estructura de PCB de 4 capas.

Tenga en cuenta:

Necesitamos asegurarnos de que la distancia entre las dos capas intermedias de señal y las capas mixtas de potencia sea grande, y que la dirección del cableado sea principalmente vertical, para evitar la diafonía, controlar adecuadamente el área de la placa y mostrar la regla 20H;

3) Apilamiento de placas PCB de seis capas

Para aquellos diseños con mayor densidad de chips y mayor frecuencia de reloj, debemos considerar el diseño de placa PCB de 6 capas. El apilamiento recomendado es:

1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;

Este diseño de apilamiento puede obtener una señal más completa. La capa de señal es adyacente a la capa de tierra, y la capa de potencia y la capa de tierra están emparejadas. La impedancia de cada capa de traza se puede controlar bien, y ambas capas de tierra pueden reducir mejor la radiación electromagnética. Y en el caso de una fuente de alimentación completa y una capa de tierra, puede proporcionar una mejor ruta de retorno para cada capa de señal.

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;

Por el diseño, solo es adecuado para ocasiones donde la densidad del chip no es alta. Este diseño de apilamiento de PCB de 6 capas no solo tiene todas las ventajas del primer diseño de apilamiento, sino que también debido a que los planos de tierra de las capas superior e inferior están relativamente completos, se puede usar como un escudo relativamente bueno para usar. .

Tenga en cuenta:

La capa de potencia debe estar lo más cerca posible de la capa que no es el lado del componente principal, porque la capa inferior será más completa. Por lo tanto, el rendimiento de EMI es mejor que la primera solución.

Para el diseño de la placa PCB de seis capas, la distancia entre la capa de potencia y la capa de tierra debe minimizarse para obtener una buena potencia y un buen acoplamiento a tierra.

Para un grosor de PCB de 62 mil, aunque el espaciado de las capas se reduce, no es fácil controlar que la distancia entre la fuente de alimentación principal y la capa de tierra sea muy pequeña.

En comparación con el diseño de placa de circuito impreso de 6 capas, el segundo costo del diseño de placa de circuito impreso de 6 capas aumenta considerablemente. Por lo tanto, generalmente elegimos el primer diseño de apilamiento de PCB de 6 capas.

4) Apilamiento de placas PCB de ocho capas

Para el diseño de una placa PCB de 8 capas, debido a la baja capacidad de absorción electromagnética y la gran impedancia de la fuente de alimentación, la placa PCB de 8 capas no es un buen método de apilamiento.

El primero del diseño de placa PCB de 8 capas:

1. Superficie de señal de 1 componente, con una pequeña capa de rastro

2. Señal 2 interna con una pequeña capa de enrutamiento, mejor capa de enrutamiento (dirección X)

3. Tierra

4. Capa de enrutamiento de línea de tira de señal 3, mejor capa de enrutamiento (dirección Y)

5. Capa de enrutamiento de línea de banda de señal 4

6.Power

7. Señal 5 interna con una pequeña capa de enrutamiento

8. Señal 6 una pequeña capa de rastro

2. Si la capa de referencia se agrega al diseño de PCB de 8 capas, tiene un mejor rendimiento de EMI y la impedancia característica de cada capa de señal también se puede controlar bien

1. Señal de superficie de 1 componente, una pequeña capa de cableado, buena capa de cableado

2. Formación de suelo, mejor capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.

3. Capa de enrutamiento de línea de tira de señal 2, buena capa de enrutamiento

4. Capa de suministro de energía, que constituye una excelente absorción electromagnética con la formación subyacente

5. Formación de suelo

6. Capa de enrutamiento de línea de tira de señal 3, buena capa de enrutamiento

7. Tierra eléctrica, con mayor impedancia de potencia.

8. Señal 4 una pequeña capa de enrutamiento, buena capa de enrutamiento

3. El mejor método de apilamiento de PCB de 8 capas es el siguiente, porque el uso de múltiples capas como plano de referencia tiene una muy buena capacidad de absorción geomagnética.

1. Señal de superficie de 1 componente, una pequeña capa de cableado, buena capa de cableado

2. Formación de suelo, mejor capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.

3. Capa de enrutamiento de línea de tira de señal 2, buena capa de enrutamiento

4. Capa de suministro de energía, que constituye una excelente absorción electromagnética con la formación subyacente

5. Formación de suelo

6. Capa de enrutamiento de línea de tira de señal 3, buena capa de enrutamiento

7. Formación de suelo, mejor capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.

8. Señal 4 una pequeña capa de enrutamiento, buena capa de enrutamiento

Para saber cómo elegir la cantidad de capas de la placa PCB y qué tipo de apilado de la placa PCB, debemos considerar muchos factores, como la cantidad de redes de señal en la placa PCB, la densidad del dispositivo, la densidad del PIN, la frecuencia de la señal, el tamaño de la placa, etc. .

Cuanto mayor sea el número de redes de señal, mayor será la densidad del dispositivo, mayor será la densidad de PIN y mayor será la frecuencia de la señal. El diseño debe tratar de utilizar un diseño de placa de varias capas. Para obtener un mejor rendimiento de EMI, es mejor asegurarse de que cada capa de señal sea una capa de referencia.

Cómo distinguir entre PCB de 4 capas y 6 capas 6 PCB?

Si queremos identificar la calidad de PCB en la industria electrónica, lo primero en lo que pensamos es en la cantidad de capas de impresión de PCB, ya que hay placa de una sola capa, placa de doble capa y placa de múltiples capas en la capa de PCB .

Entre los PCB multicapa, los más comunes son los PCB de 4 capas y los de 6 capas. ¿Cuál es la diferencia entre ellos? Porque el costo de fabricacion de pcb está estrechamente relacionado con la cantidad de capas de PCB, en otras palabras, el precio de la PCB de 6 capas es más alto que el de la PCB de 4 capas, entonces, ¿cómo identificar la cantidad de capas de una PCB? En esta sección, presentaremos dos métodos para guiarlo sobre cómo encontrar sus diferencias.

Compruebe el orificio pasante de la PCB

Si hay un orificio pasante en la parte frontal de la PCB, aunque no se puede encontrar en la parte posterior, es probable que la PCB sea una PCB de 6 capas o una PCB de 8 capas en lugar de una PCB de 4 capas. Debido a que la PCB de 4 capas necesita orificios pasantes para conducir la corriente de 4 capas, los orificios pasantes atravesarán toda la placa de circuito. Podemos encontrar los orificios en la parte delantera y trasera, mientras que hay orificios pasantes incrustados en la PCB de 6 capas o en la PCB de 8 capas, por lo que es posible que solo encuentre los orificios pasantes en la parte frontal y no en la parte posterior.

Compruebe los cables en la parte delantera

Dado que la cantidad de capas de PCB de 6 capas es más de 4 capas, el espacio de cableado de la PCB de 6 capas es más grande. En otras palabras, el cableado de la PCB de 4 capas es más compacto, por lo que los cables de la PCB de 4 capas tienen más de 6 capas por cada capa de PCB. podemos comprobar el cableado en la parte frontal de la PCB. Si el cableado es compacto, es PCB de 4 capas, de lo contrario, es PCB de 6 capas.

Lo anterior es dos métodos simples para identificar PCB de 4 capas y PCB de 6 capas a simple vista. Si necesita explorar más, hay muchos otros métodos.

Factores que afectan el costo de los PCB

El costo final de su PCB depende del diseño y la aplicación prevista de la placa. Dicho de otro modo, si necesita una placa de circuito impreso simple para el uso diario, el precio será mucho más bajo que si necesita algo más avanzado.

Como resultado, esta es simplemente una evaluación general de los elementos que determinan los costos de PCB. Varios elementos del mundo real influyen en el costo de una placa de circuito impreso (PCB), incluidos Costos de PCB de 4 capas. El costo de fabricación de una PCB está influenciado en gran medida por su tamaño, varias capas y tipo de material, que tienen un efecto significativo.

Entonces, los factores que influyen en las 4 capas o Costos de PCB de 6 capas son los siguientes:

• Elección de materiales

En cualquier negocio, el costo de un producto está directamente relacionado con el tipo de material de producción utilizado. Cuando se trata del interior de un vehículo, los asientos de cuero son más caros que los de tela o tela. Como resultado, es fácil ver cómo se podría aplicar la misma idea a la producción de PCB. Los PCB para aplicaciones de alta intensidad, como los que se utilizan en los sectores petrolero o aeronáutico, a menudo se laminan con material FR4 (retardante de llama 4). Aquí hay algunas cosas que debe tener en cuenta al comenzar el proceso de selección de los materiales correctos:

• Confiabilidad Térmica

Determine el rango de temperatura esperado de la aplicación de PCB. Asegúrese de que la clasificación de temperatura del material que elija se encuentre dentro del rango permitido. El material no solo debe funcionar dentro de un rango de temperatura específico, sino que también debe hacerlo en un entorno regulado sin sobrecalentarse durante un período indeterminado. Fiabilidad de la temperatura si desea utilizar una placa de circuito impreso en un entorno de alta temperatura, asegúrese de que pase esta prueba.

• Tolerancia de temperatura

Especifica la capacidad de la placa para soportar altas temperaturas sin que se transfiera un calor excesivo a los componentes conectados o cercanos. El término "rendimiento de la señal" se refiere a la capacidad de un material para mantener un flujo constante de señales eléctricas durante todo su ciclo de trabajo. Como habrás adivinado, esto es esencial para el correcto funcionamiento de una PCB. La capacidad del material para soportar las tensiones físicas anticipadas de su uso de aplicación es la consideración principal para determinar sus propiedades mecánicas.

• Dimensiones

Desafortunadamente, el tamaño sí importa, particularmente cuando se trata del costo de un producto. El costo final de la PCB estará influenciado por el tamaño de la placa que necesita. Cuando se trata del uso del panel, esto también es cierto. El costo total de un PCB está muy influenciado por estos dos criterios.

Nota: El tamaño de su placa de circuito estará determinado por la cantidad de circuitos que necesita para su aplicación o diseño específico.

• Capas o pilas

Cuantas más capas, como se dijo anteriormente, más caro se vuelve. Estos aumentos de precios también consideran el tamaño y el tipo de materiales utilizados por el fabricante en su proceso de fabricación.

Una amplia comparación de las subidas de precios se muestra en la siguiente tabla:

• Capas 1 y 2: (35 por ciento a 40 por ciento de aumento de costos)
• Aumentar el número de capas de dos a cuatro (35 por ciento a 40 por ciento de aumento de costos)
• De cuatro a seis capas: (30 por ciento a 40 por ciento de aumento de costos)
• De seis a ocho capas: (30 por ciento a 35 por ciento de aumento de costos)
• De 8 capas a 10 capas: (20 por ciento a 30 por ciento de aumento de costos)
• Un cambio de construcción de 10 capas a 12 capas (20 por ciento a 30 por ciento de aumento de costos)

Agrega una segunda capa que da como resultado uno de los mayores aumentos de precios en el proceso de producción. Dado que esto aumenta el número de etapas en el proceso de fabricación, es obvio que este es el caso (proceso de laminación).

Cuantas más capas haya, más tiempo llevará el proceso de fabricación y más recursos utilizará. Asi que, Costo de PCB de 6 capas y el tiempo de fabricación será mayor que las capas menores.

• Máquinas de acabado

El costo del diseño de su PCB se verá afectado por el acabado que elija. Por pequeño que sea, es un componente que contribuye. Puede elegir un acabado sobre otro porque es de mejor calidad o tiene una vida útil más larga.

Los siguientes son algunos de los tipos de acabado más comunes (tratamientos superficiales):

• HASL es una buena opción como material de soldadura
• También puede mejorar la soldabilidad con LFHASL.
• OSP proporciona una mejor soldabilidad
• La unión de cables de Al (aluminio) y una mayor soldabilidad se pueden lograr utilizando IMM Ag.
• IMM Sn proporciona soldabilidad.
• La soldabilidad, la capacidad de unión de cables de aluminio y una superficie de contacto son características de ENIG
• ENEPIG tiene una superficie de contacto superior, unión de alambre de aluminio y soldabilidad

En términos de soldabilidad y superficie de contacto, Elec Au es una opción superior a la unión de alambres de Al y Au (oro).

• Dimensiones del agujero en el tablero

El tamaño y la cantidad de orificios de la tabla afectarán el costo final de fabricación. Para crear agujeros lo más pequeños posible, necesitará equipo especializado. Como se dijo anteriormente, cuantos más orificios requiera, más etapas y tiempo de fabricación se requieren; por lo tanto, mayor será el costo del proyecto. El diseño de la placa es el componente más importante cuando se trata de este problema.

• Ancho de trazo y espaciado

Esto incluye el ancho mínimo de trazo y el espacio entre cada trazo. Si le pregunta a cualquier ingeniero, le dirá que tener suficiente ancho de traza es esencial si desea transportar corriente en una PCB sin dañarla o sobrecalentarla.

El primer paso para determinar el ancho de un trazo es asegurarse de que el diseño sea correcto (simulación). El ancho de la pista y la capacidad de carga actual son inversamente proporcionales al tamaño de la placa. Los trazos más anchos (más gruesos) necesitarán más materiales y mano de obra, incluso si otras razones limitan la capacidad de carga existente. Esta cosa aumentará el precio.

En resumen, existe una asociación directa entre el grosor del tablero y el precio. Hay una diferencia de precio entre tablas más gruesas y más delgadas, pero también depende de la calidad del material. Es obtener, laminar y formar una PCB a partir de materiales más gruesos. Incluso si el diseño que está buscando es bastante simple, esto es particularmente cierto.

• ESPECIFICACIONES DE PRODUCTO

Los costos adicionales son inevitables para diseños más complejos o requisitos únicos o personalizados. Debido al esfuerzo adicional, los recursos e incluso el equipo especializado requerido en el proceso de fabricación, estos requisitos de diseño son más costosos de producir. Sin embargo, el uso de la simulación podría ofrecer una comprensión mucho mayor del costo de su placa y las necesidades de diseño asociadas antes de tomar cualquier decisión de diseño final.

Palabras finales

Los costos de producción se ven afectados por el número de capas. Muchas consideraciones, incluida la complejidad del diseño, la atención a las preocupaciones de SI y más, se tienen en cuenta al determinar el número de capas.

Generalmente, el Costo de PCB de 4 capas es mayor que el Costo de PCB de 6 capas,Haga clic aquí para saber más 2 capas vs. Costo de PCB de 4 capas. Pero otras cosas como el material, el acabado, el ancho del trazo, etc., también afectan las estimaciones de costos. Los fabricantes y diseñadores de PCB a menudo trabajan juntos para determinar cuántas capas necesita su diseño.