Insinyur listrik sering menghadapi dilema dalam menentukan jumlah lapisan yang optimal untuk desain PCB.Apakah lebih baik menggunakan lebih banyak lapisan atau lebih sedikit lapisan?Bagaimana Anda membuat keputusan tentang jumlah lapisan untuk PCB?
1. Apa yang dimaksud dengan lapisan PCB?
Lapisan PCB mengacu pada lapisan tembaga yang dilaminasi dengan substrat.Kecuali untuk PCB satu lapis yang hanya memiliki satu lapisan tembaga, semua PCB dengan dua atau lebih lapisan memiliki jumlah lapisan yang genap.Komponen disolder ke lapisan terluar, sedangkan lapisan lainnya berfungsi sebagai sambungan kabel.Namun, beberapa PCB kelas atas juga akan menyematkan komponen di dalam lapisan dalam.
PCB digunakan untuk memproduksi berbagai perangkat dan mesin elektronik di berbagai industri, seperti elektronik konsumen, otomotif, telekomunikasi, dirgantara, militer, dan medis.
industri.Jumlah lapisan dan ukuran papan tertentu menentukan daya dan kapasitas PCB.Seiring bertambahnya jumlah lapisan, begitu pula fungsinya.
2.Bagaimana Cara Menentukan Jumlah Lapisan PCB?
Saat memutuskan jumlah lapisan yang sesuai untuk PCB, penting untuk mempertimbangkan manfaat menggunakan banyak lapisan dibandingkan lapisan tunggal atau ganda.Pada saat yang sama, perlu juga mempertimbangkan keuntungan menggunakan desain satu lapis dibandingkan dengan desain multilapisan.Faktor-faktor ini dapat dievaluasi dari lima perspektif berikut:
2-1.Di mana PCB akan digunakan?
Saat menentukan spesifikasi untuk papan PCB, sangat penting untuk mempertimbangkan mesin atau peralatan yang dimaksudkan di mana PCB akan digunakan, serta persyaratan papan sirkuit khusus untuk peralatan tersebut.Ini termasuk mengidentifikasi apakah papan PCB akan digunakan secara canggih dan
produk elektronik yang kompleks, atau produk yang lebih sederhana dengan fungsi dasar.
2-2.Berapa frekuensi kerja yang dibutuhkan untuk PCB?
Masalah frekuensi kerja perlu diperhatikan saat mendesain PCB karena parameter ini menentukan fungsionalitas dan kapasitas PCB.Untuk kecepatan dan kemampuan operasional yang lebih tinggi, PCB berlapis-lapis sangat penting.
2-3.Berapa anggaran proyek?
Faktor lain yang perlu dipertimbangkan adalah biaya pembuatan single
dan PCB lapisan ganda versus PCB multi-lapisan.Jika Anda menginginkan PCB dengan kapasitas setinggi mungkin, biayanya pasti akan relatif tinggi.
Beberapa orang bertanya tentang hubungan antara jumlah lapisan dalam PCB dan harganya.Umumnya, semakin banyak lapisan yang dimiliki PCB, semakin tinggi harganya.Ini karena merancang dan membuat PCB multi-layer membutuhkan waktu lebih lama dan karenanya lebih mahal.Bagan di bawah menunjukkan biaya rata-rata PCB multi-lapisan untuk tiga pabrikan berbeda dalam kondisi berikut:
Jumlah pesanan PCB: 100;
Ukuran PCB: 400mm x 200mm;
Jumlah lapisan: 2, 4, 6, 8, 10.
Bagan menampilkan harga rata-rata PCB dari tiga perusahaan berbeda, tidak termasuk biaya pengiriman.Biaya PCB dapat dievaluasi menggunakan situs kutipan PCB, yang memungkinkan Anda untuk memilih parameter yang berbeda seperti jenis konduktor, ukuran, kuantitas, dan jumlah lapisan.Bagan ini hanya memberikan gambaran umum tentang harga rata-rata PCB dari tiga pabrikan, dan harga dapat bervariasi sesuai dengan jumlah lapisan.Biaya pengiriman tidak termasuk.Kalkulator yang efektif tersedia secara online, disediakan oleh pabrikan sendiri untuk membantu pelanggan mengevaluasi biaya sirkuit tercetak mereka berdasarkan parameter yang berbeda seperti jenis konduktor, ukuran, jumlah, jumlah lapisan, bahan insulasi, ketebalan, dll.
2-4.Berapa waktu pengiriman yang diperlukan untuk PCB?
Waktu pengiriman mengacu pada waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi dan mengirimkan PCB tunggal/ganda/multilayer.Saat Anda perlu memproduksi PCB dalam jumlah besar, waktu pengiriman perlu diperhitungkan.Waktu pengiriman untuk PCB single/double/multilayer bervariasi dan tergantung pada ukuran area PCB.Tentu saja, jika Anda bersedia mengeluarkan lebih banyak uang, waktu pengiriman dapat dipersingkat.
2-5.Kepadatan dan lapisan sinyal apa yang dibutuhkan PCB?
Jumlah lapisan dalam PCB tergantung pada kerapatan pin dan lapisan sinyal.Misalnya, kerapatan pin 1,0 membutuhkan 2 lapisan sinyal, dan saat kerapatan pin berkurang, jumlah lapisan yang dibutuhkan akan bertambah.Jika kerapatan pin 0,2 atau kurang, setidaknya diperlukan 10 lapis PCB.
3. Keuntungan dari Lapisan PCB Yang Berbeda - Lapisan Tunggal / Lapisan Ganda / Multi-lapisan.
3-1.PCB lapisan tunggal
Konstruksi PCB satu lapis sederhana, terdiri dari satu lapis lapisan bahan konduktif listrik yang ditekan dan dilas.Lapisan pertama ditutup dengan pelat berlapis tembaga, dan kemudian lapisan penahan solder diterapkan.Diagram PCB satu lapis biasanya menunjukkan tiga strip berwarna untuk mewakili lapisan dan dua lapisan penutupnya - abu-abu untuk lapisan dielektrik itu sendiri, coklat untuk pelat berlapis tembaga, dan hijau untuk lapisan penahan solder.
Keuntungan:
● Biaya manufaktur rendah, terutama untuk produksi elektronik konsumen, yang memiliki efisiensi biaya lebih tinggi.
● Perakitan komponen, pengeboran, penyolderan, dan pemasangan relatif sederhana, dan proses produksi cenderung menemui masalah.
● Ekonomis dan cocok untuk produksi massal.
●Pilihan ideal untuk desain kepadatan rendah.
Aplikasi:
● Kalkulator dasar menggunakan PCB lapisan tunggal.
● Radio, seperti jam alarm radio murah di toko barang dagangan umum, biasanya menggunakan PCB lapisan tunggal.
● Mesin pembuat kopi sering kali menggunakan PCB satu lapis.
● Beberapa peralatan rumah tangga menggunakan PCB satu lapis.
3-2.PCB dua lapis
Double-layer PCB memiliki dua lapisan pelapisan tembaga dengan lapisan isolasi di antaranya.Komponen ditempatkan di kedua sisi papan, oleh karena itu disebut juga PCB dua sisi.Mereka diproduksi dengan menghubungkan dua lapisan tembaga bersama dengan bahan dielektrik di antaranya, dan setiap sisi tembaga dapat mengirimkan sinyal listrik yang berbeda.Mereka cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kecepatan tinggi dan pengemasan yang ringkas.
Sinyal listrik disalurkan antara dua lapisan tembaga, dan bahan dielektrik di antara keduanya membantu mencegah sinyal-sinyal ini saling mengganggu.PCB lapisan ganda adalah papan sirkuit yang paling umum dan ekonomis untuk diproduksi.
PCB lapis ganda mirip dengan PCB lapis tunggal, tetapi memiliki bagian bawah cermin terbalik.Saat menggunakan PCB lapis ganda, lapisan dielektrik lebih tebal daripada PCB lapis tunggal.Selain itu, ada pelapisan tembaga di kedua sisi atas dan bawah bahan dielektrik.Selanjutnya, bagian atas dan bawah papan laminasi ditutup dengan lapisan penahan solder.
Diagram dari PCB dua lapis biasanya terlihat seperti sandwich tiga lapis, dengan lapisan abu-abu tebal di tengah mewakili dielektrik, garis-garis coklat pada lapisan atas dan bawah mewakili tembaga, dan garis-garis hijau tipis di atas dan bawah. mewakili lapisan penahan solder.
Keuntungan:
● Desain yang fleksibel membuatnya cocok untuk berbagai perangkat.
● Struktur berbiaya rendah yang memudahkan produksi massal.
● Desain sederhana.
● Ukuran kecil cocok untuk berbagai peralatan.
Aplikasi:
PCB dua lapis cocok untuk berbagai perangkat elektronik sederhana dan kompleks.Contoh peralatan yang diproduksi secara massal yang menampilkan PCB lapisan ganda meliputi:
● Unit HVAC, sistem pemanas dan pendingin perumahan dari berbagai merek semuanya termasuk papan sirkuit tercetak dua lapis.
● Amplifier, PCB lapisan ganda dilengkapi dengan unit amplifier yang digunakan oleh banyak musisi.
● Printer, berbagai periferal komputer mengandalkan PCB lapisan ganda.
3-3.PCB empat lapis
PCB 4 lapis adalah papan sirkuit tercetak dengan empat lapisan konduktif: atas, dua lapisan dalam, dan bawah.Kedua lapisan dalam adalah inti, biasanya digunakan sebagai power atau ground plane, sedangkan lapisan luar atas dan bawah digunakan untuk menempatkan komponen dan merutekan sinyal.
Lapisan luar biasanya ditutupi dengan lapisan penahan solder dengan bantalan terbuka untuk menyediakan titik penempatan untuk menghubungkan perangkat yang dipasang di permukaan dan komponen melalui lubang.Melalui lubang biasanya digunakan untuk menyediakan koneksi antara empat lapisan, yang dilaminasi bersama untuk membentuk papan.
Berikut adalah rincian dari lapisan-lapisan tersebut:
- Lapisan 1 : Lapisan bawah, biasanya terbuat dari tembaga.Ini berfungsi sebagai dasar dari seluruh papan sirkuit, memberikan dukungan untuk lapisan lainnya.
- Lapisan 2: Lapisan kekuatan.Dinamakan demikian karena memberikan daya yang bersih dan stabil ke semua komponen di papan sirkuit.
- Layer 3: Lapisan ground plane, berfungsi sebagai sumber ground untuk semua komponen pada papan sirkuit.
- Lapisan 4: Lapisan atas digunakan untuk merutekan sinyal dan menyediakan titik koneksi untuk komponen.
Dalam desain PCB 4 lapis, 4 jejak tembaga dipisahkan oleh 3 lapisan dielektrik internal dan disegel di bagian atas dan bawah dengan lapisan penahan solder.Biasanya, aturan desain untuk PCB 4 lapis ditampilkan menggunakan 9 jejak dan 3 warna - coklat untuk tembaga, abu-abu untuk inti dan prepreg, dan hijau untuk penahan solder.
Keuntungan:
● Ketahanan - PCB empat lapis lebih kuat daripada papan satu lapis dan dua lapis.
● Ukuran ringkas - Desain kecil PCB empat lapis dapat memuat berbagai perangkat.
●Fleksibilitas - PCB empat lapis dapat berfungsi di berbagai jenis perangkat elektronik, termasuk perangkat sederhana dan kompleks.
● Keselamatan - Dengan menyelaraskan lapisan daya dan ground dengan benar, PCB empat lapis dapat melindungi dari interferensi elektromagnetik.
● Ringan - Perangkat yang dilengkapi dengan PCB empat lapis membutuhkan kabel internal yang lebih sedikit, sehingga bobotnya biasanya lebih ringan.
Aplikasi:
● Sistem Satelit - PCB berlapis-lapis dilengkapi dengan satelit yang mengorbit.
● Perangkat Genggam - Smartphone dan tablet biasanya dilengkapi dengan PCB empat lapis.
● Peralatan Eksplorasi Ruang Angkasa - Papan sirkuit tercetak multi-lapis menyediakan daya untuk peralatan eksplorasi ruang angkasa.
3-4.PCB 6 lapis
PCB 6 lapis pada dasarnya adalah papan 4 lapis dengan dua lapisan sinyal tambahan yang ditambahkan di antara bidang.Stackup PCB 6 lapis standar mencakup 4 lapisan perutean (dua luar dan dua dalam) dan 2 bidang internal (satu untuk ground dan satu untuk daya).
Menyediakan 2 lapisan internal untuk sinyal kecepatan tinggi dan 2 lapisan luar untuk sinyal kecepatan rendah memperkuat EMI (interferensi elektromagnetik) secara signifikan.EMI adalah energi sinyal dalam perangkat elektronik yang terganggu oleh radiasi atau induksi.
Ada berbagai pengaturan untuk tumpukan PCB 6 lapis, tetapi jumlah daya, sinyal, dan lapisan tanah yang digunakan bergantung pada persyaratan aplikasi.
Stackup PCB 6 lapis standar mencakup lapisan atas - prepreg - lapisan dasar internal - inti - lapisan perutean internal - prepreg - lapisan perutean internal - inti - lapisan daya internal - prepreg - lapisan bawah.
Meskipun ini adalah konfigurasi standar, ini mungkin tidak cocok untuk semua desain PCB, dan mungkin perlu memposisikan ulang lapisan atau memiliki lapisan yang lebih spesifik.Namun, efisiensi pengkabelan dan minimalisasi crosstalk harus dipertimbangkan saat menempatkannya.
Keuntungan:
● Kekuatan - PCB enam lapis lebih tebal dari pendahulunya yang lebih tipis sehingga lebih kuat.
● Kekompakan - Papan dengan enam lapisan dengan ketebalan ini memiliki kemampuan teknis yang lebih besar dan dapat menghemat lebar.
● Kapasitas tinggi - PCB enam lapis atau lebih menyediakan daya optimal untuk perangkat elektronik dan sangat mengurangi kemungkinan crosstalk dan interferensi elektromagnetik.
Aplikasi:
● Komputer - PCB 6 lapis membantu mendorong perkembangan pesat komputer pribadi, menjadikannya lebih ringkas, ringan, dan lebih cepat.
● Penyimpanan data - Kapasitas tinggi dari PCB enam lapis telah membuat perangkat penyimpanan data semakin melimpah selama dekade terakhir.
● Sistem alarm kebakaran - Menggunakan 6 papan sirkuit atau lebih, sistem alarm menjadi lebih akurat saat mendeteksi bahaya nyata.
Karena jumlah lapisan dalam papan sirkuit cetak meningkat melampaui lapisan keempat dan keenam, lebih banyak lapisan tembaga konduktif dan lapisan bahan dielektrik ditambahkan ke tumpukan.
Misalnya, PCB delapan lapis berisi empat bidang dan empat lapisan tembaga sinyal - total delapan - dihubungkan oleh tujuh baris bahan dielektrik.Susunan delapan lapis disegel dengan lapisan topeng solder dielektrik di bagian atas dan bawah.Pada dasarnya, tumpukan PCB delapan lapis mirip dengan enam lapis, tetapi dengan sepasang kolom tembaga dan prepreg tambahan.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
17-6-2023
Waktu posting: Jun-26-2023
