Avancerede tjenester til fremstilling af printkort i flere lag

Hvad er et flerlags printkort?

Et flerlags printkort er et printkort, der bruges i elektriske produkter, og som har mere end ét lag ledninger. Et flerlagskort bruger ekstra enkeltlag eller dobbeltlagsplader stablet sammen. For eksempel bliver et kort, der bruger et dobbeltsidet kort som et indre lag og to enkeltsidede kort som ydre lag, eller to dobbeltsidede kort som indre lag og to enkeltsidede kort som ydre lag, til et firelags eller sekslags printkort. Disse plader fremstilles ved at stable og lime med isolerende limmateriale og ved hjælp af justeringssystemer. De ledende mønstre forbindes efter designets behov. Disse kort kaldes også flerlagsprintkort.

PCB-design i flere lag: hvordan man beslutter antallet af lag

Ydeevnen og prisen på et printkort afhænger meget af, hvor mange lag det har. Så det er vigtigt at vælge antallet af lag korrekt. Denne artikel fokuserer på de vigtigste punkter, du skal tænke på, når du designer printkort fra 1 til 20 lag.

Vigtige faktorer at overveje, når du vælger 1-20 lag

Lad os starte med de ting, du skal tænke på. Måske ved du nogenlunde, hvor mange lag dit printkort skal have. Men du bør undersøge, hvorfor et flerlags-PCB kan være bedre end et enkeltlags-PCB. Se på punkterne nedenfor for at fjerne din tvivl:

• Brug eller anvendelse: Hvor skal printkortet bruges? Som nævnt ovenfor bruges printkort i mange typer enkle og komplekse elektroniske enheder. Så du skal vide, om din applikation har brug for minimal funktion eller kompleks funktion. En simpel enhed kan klare sig med ét lag. En kompleks enhed har ofte brug for flere lag.

• Type af signaler, der er brug for: Skal kortene bære mikrobølge- eller højfrekvenssignaler? Valget af lag afhænger også af, hvilke typer signaler de skal bære. Signalerne kan være højfrekvente, lavfrekvente, jordede eller strømførende. Hvis din applikation har brug for mange forskellige signalveje eller blandede signaler, skal du bruge et flerlags printkort. Disse kredsløb kan også have brug for separate jord- og afskærmningslag.

• Via typer: Den type vias, du vælger, er en anden vigtig faktor. Hvis du vælger begravede vias eller blinde vias, kan du få brug for flere interne lag. Så valget af vias kan ændre antallet af lag, du har brug for.

• Tæthed og antal nødvendige signallag: Beslutningen om lag afhænger også af to vigtige ting: signallag og pin-tæthed. Antallet af lag på printkortet har en tendens til at vokse, når pin-tætheden stiger. Hvis pin-tætheden f.eks. er 1,0, kan du få brug for 2 signallag. Men hvis pin-tætheden er mindre end 0,2, kan du få brug for 10 lag eller mere.

• Antal nødvendige fly: Strøm- og jordplaner hjælper med at sænke EMI og skærme signallag. Så antallet af planer, du har brug for, påvirker valget af lag. Flere planer betyder flere lag.

• Produktionsomkostninger: Selv om det ikke er det eneste behov, er omkostningerne en nøglefaktor i valget af lag til et 1-20-lags printkortdesign. Omkostningerne ved at lave printkortet stiger med flere lag. Flerlags-printkort er dyrere end enkeltlags-printkort. Omkostningerne afhænger meget af de krav, der er nævnt ovenfor.

• Leveringstid: Leveringstiden for en PCB-ordre på 1-20 lag afhænger af alle ovenstående faktorer. Hvis dit design f.eks. kun har brug for et enkelt lag, kan leveringstiden være kort. Hvis du bestiller printkort til komplekse industrielle elektroniske enheder, vil leveringstiden være længere.

Hvis du ikke kan beslutte dig ud fra ovenstående punkter, kan du diskutere dine behov med printkortproducenten Philifast.

Hvad er fordele og ulemper ved flerlags-PCB'er?

Sammenlignet med enkeltsidede printkort viser flerlags printkort tydelige forskelle i deres overflade og i deres levetid. Disse forskelle er afgørende for printets holdbarhed og funktion. De vigtigste fordele ved flerlags printkort er modstandsdygtighed over for oxidation, varieret struktur, høj tæthed og brug af overfladebelægningsteknikker, der sikrer kortets kvalitet og sikkerhed. Nedenfor er vigtige funktioner med høj pålidelighed og fordele og ulemper ved flerlags printkort:

1. Hullets vægtykkelse af kobber er normalt 25 mikrometer

• Fordel: Øget pålidelighed, herunder bedre modstandsdygtighed over for udvidelse i z-aksen. Det tykkere kobber på hulvæggen bidrager til styrke og levetid.

• Risiko: Der er nogle risici. Ved reel brug kan problemer som udblæsning eller afgasning eller problemer i samleprocessen påvirke de elektriske forbindelser. Disse problemer kan forårsage separation af det indre lag eller revner i hulvæggen. Under belastning kan disse fejl føre til svigt. IPC klasse 2 (som er standarden for mange fabrikker) kan kræve, at kobberbelægningen på flerlagskort er mindre end 20% [note: denne sætning beholder den oprindelige numeriske reference].

  (Husk: De nøjagtige detaljer i IPC-reglerne afhænger af regelsættet og fabrikkens praksis. Pointen her er, at hulbelægning og kontrol heraf har betydning for pålideligheden).

2. Ingen loddereparation eller reparation af åbent kredsløb

• Fordel: Et perfekt kredsløb øger pålideligheden og sikkerheden. Intet behov for vedligeholdelse ved normal brug.

• Risiko: Hvis reparationen er dårlig, kan flerlags-PCB'et blive åbent. Selv når det er repareret korrekt, kan der stadig være risiko for fejl under belastningsforhold som f.eks. vibrationer. Dette kan føre til fejl i marken.

3. Renlighedsstandarder ud over IPC-normerne

• Fordel: Højere renhed på et flerlags printkort forbedrer pålideligheden.

• Risiko: Rester på pladen og opbygning af loddetin kan skade loddemasken. Ioniske rester kan forårsage korrosion og forurening på loddefladerne. Det kan give pålidelighedsproblemer som dårlige loddeforbindelser eller elektriske fejl og i sidste ende øge risikoen for reelle fejl.

4. Streng kontrol af holdbarhed for hver overfladefinish

• Fordel: God kontrol med overfladefinish hjælper med lodning, pålidelighed og mindsker risikoen for fugtindtrængning.

• Risiko: Gamle overfladebehandlinger på ældre flerlagskort kan vise metallurgiske ændringer. De kan give problemer med loddeevnen. Fugtindtrængning kan give problemer under samling eller senere delaminering i marken. Dette kan føre til adskillelse af indervægge og åbne kredsløb.

Uanset om det er på produktions- og samlebånd eller i reel brug, skal flerlags printkort være pålidelige. Denne pålidelighed er selvfølgelig stærkt knyttet til producentens udstyr og procesfærdigheder.

Forskelle mellem enkeltlags og flerlags PCB-prototyper

Når du designer og bygger et printkort, skal du beslutte, om et enkeltlags- eller flerlags-printkort passer til din enhed. Begge typer bruges i mange standardanvendelser. Men den nødvendige type afhænger af, hvad du skal bruge printkortet til. Hver type har specifikke funktioner, der gør, at den passer til bestemte opgaver. Enkle hjemmeenheder bruger ofte enkeltlagskort. Mere komplekse maskiner har brug for PCB-design i flere lag.

Enkeltlags PCB

Et enkelt lag eller Enkeltsidet plade omfatter et basislag, et ledende metallag og en beskyttende loddemaske og silketryk. De fleste fremstillingsprocesser bruger kobber som det ledende metal. Den ene side af printet indeholder alle de nødvendige komponenter. Den anden side har ledermønsteret.

Fordi deres design er enklere end dobbeltsidede og flerlagskort, er enkeltlagskort billigere og lettere at fremstille. Dette enkle design er også deres største mangel. De har færre forbindelsespunkter. Så enkeltlags printkort har lavere hastighed og færre muligheder for at dirigere komplekse kredsløb.

Dobbeltsidet PCB

En anden mulighed er et dobbeltsidet printkort. Det har flere lag end et enkeltlagskort, men færre end et flerlagskort. Ligesom den enkeltsidede variant bruger en dobbeltsidet printplade ét substratlag. Den største forskel er, at det dobbeltsidede print har et ledende metallag på begge sider af substratet.

Dobbeltsidede kort giver dig mulighed for at dirigere flere signaler end enkeltsidede. De koster stadig mindre end flerlagskort. De er et godt mellemvalg til mange designs.

PCB i flere lag

Et flerlags printkort består af tre eller flere dobbeltsidede plader, der er limet sammen med et særligt klæbemiddel. Hver plade har isolerende materiale mellem lagene. Selv om et flerlagskort kan bestå af mange stablede kort, har de fleste et lige antal lag, ofte mellem 4 og 12. Det skyldes, at et ulige antal lag kan forårsage skævheder og vridninger efter lodning.

Med flere kort og flere forbindelser passer flerlags printkort til enheder, der har brug for mange funktioner og avancerede egenskaber. De har højere driftsevne og hurtigere signalydelse end enkelt- eller dobbeltsidede kort. Men deres design er mere komplekst, de koster mere, leveringstiden er længere, og de kræver mere omhu ved reparation og montering.

Afsluttende noter

Valget af den rigtige printkorttype afhænger af dine produktbehov, signaltyper, pin-tæthed, planbehov, omkostningsgrænser og leveringstid. Tal med din producent i god tid, hvis du er i tvivl. En god printkortproducent kan hjælpe dig med at afveje omkostninger, ydeevne og leveringstid. Hvis du vil have hjælp til lagantal og stackup til et bestemt produkt, kan du diskutere designet med Philifast eller en anden kvalificeret printkortproducent.