Les ingénieurs électriciens sont souvent confrontés au dilemme de déterminer le nombre optimal de couches pour une conception de PCB.Est-il préférable d'utiliser plus de couches ou moins de couches ?Comment décidez-vous du nombre de couches pour un PCB ?
1. Que signifie la couche PCB ?
Les couches d'un PCB font référence aux couches de cuivre qui sont laminées avec le substrat.À l'exception des PCB à une seule couche qui n'ont qu'une seule couche de cuivre, tous les PCB à deux couches ou plus ont un nombre pair de couches.Les composants sont soudés sur la couche la plus externe, tandis que les autres couches servent de connexions de câblage.Cependant, certains PCB haut de gamme intégreront également des composants dans les couches internes.
Les PCB sont utilisés pour fabriquer divers appareils et machines électroniques dans différentes industries, telles que l'électronique grand public, l'automobile, les télécommunications, l'aérospatiale, l'armée et la médecine.
les industries.Le nombre de couches et la taille d'une carte spécifique déterminent la puissance et la capacité du PCB.À mesure que le nombre de couches augmente, la fonctionnalité augmente également.
2.Comment déterminer le nombre de couches de PCB ?
Lors du choix du nombre approprié de couches pour un circuit imprimé, il est important de prendre en compte les avantages de l'utilisation de plusieurs couches par rapport à des couches simples ou doubles.Dans le même temps, il est également nécessaire de considérer les avantages de l'utilisation d'une conception à une seule couche par rapport à ceux des conceptions multicouches.Ces facteurs peuvent être évalués selon les cinq perspectives suivantes :
2-1.Où le PCB sera-t-il utilisé ?
Lors de la détermination des spécifications d'une carte de circuit imprimé, il est essentiel de prendre en compte la machine ou l'équipement prévu dans lequel la carte de circuit imprimé sera utilisée, ainsi que les exigences spécifiques de la carte de circuit imprimé pour un tel équipement.Cela comprend l'identification si la carte PCB sera utilisée dans des applications sophistiquées et
produits électroniques complexes, ou dans des produits plus simples avec des fonctionnalités de base.
2-2.Quelle fréquence de travail est nécessaire pour le PCB ?
La question de la fréquence de travail doit être prise en compte lors de la conception d'un PCB puisque ce paramètre détermine la fonctionnalité et la capacité du PCB.Pour une vitesse et des capacités opérationnelles plus élevées, les PCB multicouches sont essentiels.
2-3.Quel est le budget du projet ?
D'autres facteurs à prendre en compte sont les coûts de fabrication d'un seul
et les PCB à double couche par rapport aux PCB multicouches.Si vous voulez un PCB avec une capacité aussi élevée que possible, le coût sera forcément relativement élevé.
Certaines personnes posent des questions sur la relation entre le nombre de couches dans un PCB et son prix.Généralement, plus un PCB comporte de couches, plus son prix est élevé.En effet, la conception et la fabrication d'un PCB multicouche prend plus de temps et coûte donc plus cher.Le graphique ci-dessous montre le coût moyen des PCB multicouches pour trois fabricants différents dans les conditions suivantes :
Quantité de commande de PCB : 100 ;
Taille du circuit imprimé : 400 mm x 200 mm ;
Nombre de couches : 2, 4, 6, 8, 10.
Le graphique affiche le prix moyen des PCB de trois sociétés différentes, sans compter les frais d'expédition.Le coût d'un PCB peut être évalué à l'aide de sites Web de devis de PCB, qui vous permettent de sélectionner différents paramètres tels que le type de conducteur, la taille, la quantité et le nombre de couches.Ce tableau ne donne qu'une idée générale des prix moyens des PCB de trois fabricants, et les prix peuvent varier en fonction du nombre de couches.Les frais de port ne sont pas inclus.Des calculatrices efficaces sont disponibles en ligne, fournies par les fabricants eux-mêmes pour aider les clients à évaluer le coût de leurs circuits imprimés en fonction de différents paramètres tels que le type de conducteur, la taille, la quantité, le nombre de couches, les matériaux d'isolation, l'épaisseur, etc.
2-4.Quel est le délai de livraison requis pour le PCB ?
Le délai de livraison fait référence au temps nécessaire pour fabriquer et livrer des PCB simples/doubles/multicouches.Lorsque vous devez produire une grande quantité de PCB, le délai de livraison doit être pris en compte.Le délai de livraison pour les PCB simples/doubles/multicouches varie et dépend de la taille de la zone PCB.Bien sûr, si vous êtes prêt à dépenser plus d'argent, le délai de livraison peut être raccourci.
2-5.De quelle densité et couche de signal le PCB a-t-il besoin ?
Le nombre de couches dans un PCB dépend de la densité des broches et des couches de signal.Par exemple, une densité de broches de 1,0 nécessite 2 couches de signal, et à mesure que la densité de broches diminue, le nombre de couches requises augmentera.Si la densité de broches est de 0,2 ou moins, au moins 10 couches de PCB sont nécessaires.
3.Avantages des différentes couches de PCB - Monocouche/Double couche/Multicouche.
3-1.PCB monocouche
La construction d'un PCB monocouche est simple, consistant en une seule couche de couches pressées et soudées de matériau électriquement conducteur.La première couche est recouverte d'une plaque recouverte de cuivre, puis une couche de résistance à la soudure est appliquée.Le schéma d'un PCB monocouche montre généralement trois bandes colorées pour représenter la couche et ses deux couches de revêtement - gris pour la couche diélectrique elle-même, marron pour la plaque recouverte de cuivre et vert pour la couche de résistance à la soudure.
Avantages :
● Faible coût de fabrication, en particulier pour la production d'électronique grand public, qui présente un meilleur rapport coût-efficacité.
● L'assemblage des composants, le perçage, le soudage et l'installation sont relativement simples et le processus de production est moins susceptible de rencontrer des problèmes.
● Économique et adapté à la production de masse.
● Choix idéal pour les conceptions à faible densité.
Applications:
● Les calculatrices de base utilisent des PCB monocouches.
● Les radios, telles que les radio-réveils à bas prix dans les magasins de marchandises générales, utilisent généralement des circuits imprimés à une seule couche.
● Les machines à café utilisent souvent des PCB monocouches.
● Certains appareils électroménagers utilisent des PCB monocouches.
3-2.PCB double couche
Le PCB double couche a deux couches de placage de cuivre avec une couche isolante entre les deux.Les composants sont placés des deux côtés de la carte, c'est pourquoi on l'appelle aussi PCB double face.Ils sont fabriqués en connectant deux couches de cuivre avec un matériau diélectrique entre les deux, et chaque côté du cuivre peut transmettre des signaux électriques différents.Ils conviennent aux applications nécessitant une grande vitesse et un emballage compact.
Les signaux électriques sont acheminés entre les deux couches de cuivre, et le matériau diélectrique entre elles aide à empêcher ces signaux d'interférer les uns avec les autres.Le circuit imprimé double couche est le circuit imprimé le plus courant et le plus économique à fabriquer.
Les PCB à double couche sont similaires aux PCB à une seule couche, mais ont une moitié inférieure en miroir inversé.Lors de l'utilisation de PCB à double couche, la couche diélectrique est plus épaisse que celle des PCB à une seule couche.De plus, il y a un placage de cuivre sur les côtés supérieur et inférieur du matériau diélectrique.De plus, le haut et le bas de la carte laminée sont recouverts d'une couche de réserve de soudure.
Le schéma d'un circuit imprimé à double couche ressemble généralement à un sandwich à trois couches, avec une épaisse couche grise au milieu représentant le diélectrique, des bandes brunes sur les couches supérieure et inférieure représentant le cuivre et de fines bandes vertes en haut et en bas. représentant la couche de réserve de soudure.
Avantages :
● La conception flexible le rend adapté à une variété d'appareils.
● Structure à faible coût qui le rend pratique pour la production de masse.
● Conception simplifiée.
● Petite taille adaptée à divers équipements.
Applications:
Les PCB à double couche conviennent à une large gamme d'appareils électroniques simples et complexes.Voici des exemples d'équipements produits en série qui comportent des PCB à double couche :
● Les unités CVC, les systèmes de chauffage et de refroidissement résidentiels de diverses marques comprennent tous des cartes de circuits imprimés à double couche.
● Les amplificateurs, les PCB double couche sont équipés d'unités d'amplification utilisées par de nombreux musiciens.
● Les imprimantes et divers périphériques informatiques reposent sur des PCB double couche.
3-3.PCB à quatre couches
Un PCB à 4 couches est une carte de circuit imprimé avec quatre couches conductrices : supérieure, deux couches internes et inférieure.Les deux couches internes constituent le noyau, généralement utilisé comme plan d'alimentation ou de masse, tandis que les couches externes supérieure et inférieure sont utilisées pour placer les composants et acheminer les signaux.
Les couches externes sont généralement recouvertes d'une couche de réserve de soudure avec des pastilles exposées pour fournir des points de placement pour connecter des dispositifs montés en surface et des composants traversants.Les trous traversants sont généralement utilisés pour fournir des connexions entre les quatre couches, qui sont laminées ensemble pour former une carte.
Voici la répartition de ces couches :
- Couche 1 : Couche inférieure, généralement en cuivre.Il sert de base à l'ensemble du circuit imprimé, fournissant un support pour les autres couches.
- Couche 2 : couche de puissance.Il porte ce nom car il fournit une alimentation propre et stable à tous les composants du circuit imprimé.
- Couche 3 : couche de plan de masse, servant de source de masse pour tous les composants de la carte de circuit imprimé.
- Couche 4 : couche supérieure utilisée pour acheminer les signaux et fournir des points de connexion pour les composants.
Dans une conception de PCB à 4 couches, 4 pistes de cuivre sont séparées par 3 couches de diélectrique interne et sont scellées en haut et en bas avec des couches de résistance à la soudure.En règle générale, les règles de conception des circuits imprimés à 4 couches sont représentées à l'aide de 9 traces et de 3 couleurs - marron pour le cuivre, gris pour le noyau et le préimprégné et vert pour la réserve de soudure.
Avantages :
● Durabilité - Les PCB à quatre couches sont plus robustes que les cartes à une ou deux couches.
● Taille compacte - La petite conception des circuits imprimés à quatre couches peut s'adapter à une large gamme d'appareils.
● Flexibilité - Les circuits imprimés à quatre couches peuvent fonctionner dans plusieurs types d'appareils électroniques, y compris les appareils simples et complexes.
● Sécurité - En alignant correctement les couches d'alimentation et de masse, les circuits imprimés à quatre couches peuvent protéger contre les interférences électromagnétiques.
● Léger - Les appareils équipés de circuits imprimés à quatre couches nécessitent moins de câblage interne, ils sont donc généralement plus légers.
Applications:
● Systèmes satellites - Les PCB multicouches sont équipés de satellites en orbite.
● Appareils portables - Les smartphones et les tablettes sont généralement équipés de circuits imprimés à quatre couches.
● Équipement d'exploration spatiale - Les cartes de circuits imprimés multicouches alimentent l'équipement d'exploration spatiale.
3-4.Circuit imprimé 6 couches
Un PCB à 6 couches est essentiellement une carte à 4 couches avec deux couches de signal supplémentaires ajoutées entre les plans.Un empilement de PCB standard à 6 couches comprend 4 couches de routage (deux externes et deux internes) et 2 plans internes (un pour la terre et un pour l'alimentation).
Fournir 2 couches internes pour les signaux à grande vitesse et 2 couches externes pour les signaux à faible vitesse amplifie considérablement les EMI (interférences électromagnétiques).L'EMI est l'énergie des signaux dans les appareils électroniques perturbés par le rayonnement ou l'induction.
Il existe différentes dispositions pour l'empilement d'un PCB à 6 couches, mais le nombre de couches d'alimentation, de signal et de masse utilisées dépend des exigences de l'application.
Un empilement de PCB standard à 6 couches comprend une couche supérieure - un préimprégné - une couche de masse interne - un noyau - une couche de routage interne - un préimprégné - une couche de routage interne - un noyau - une couche d'alimentation interne - un préimprégné - une couche inférieure.
Bien qu'il s'agisse d'une configuration standard, elle peut ne pas convenir à toutes les conceptions de PCB et il peut être nécessaire de repositionner les couches ou d'avoir des couches plus spécifiques.Cependant, l'efficacité du câblage et la minimisation de la diaphonie doivent être prises en compte lors de leur placement.
Avantages :
● Résistance - Les PCB à six couches sont plus épais que leurs prédécesseurs plus fins et donc plus robustes.
● Compacité - Les planches à six couches de cette épaisseur ont de plus grandes capacités techniques et peuvent consommer moins de largeur.
● Haute capacité - Les circuits imprimés à six couches ou plus fournissent une alimentation optimale pour les appareils électroniques et réduisent considérablement les risques de diaphonie et d'interférences électromagnétiques.
Applications:
● Ordinateurs - Les PCB à 6 couches ont contribué au développement rapide des ordinateurs personnels, les rendant plus compacts, plus légers et plus rapides.
● Stockage de données - La grande capacité des circuits imprimés à six couches a rendu les dispositifs de stockage de données de plus en plus abondants au cours de la dernière décennie.
● Systèmes d'alarme incendie - En utilisant 6 circuits imprimés ou plus, les systèmes d'alarme deviennent plus précis au moment de détecter un danger réel.
Au fur et à mesure que le nombre de couches dans une carte de circuit imprimé augmente au-delà de la quatrième et de la sixième couche, davantage de couches de cuivre conductrices et de couches de matériau diélectrique sont ajoutées à l'empilement.
Par exemple, un circuit imprimé à huit couches contient quatre plans et quatre couches de cuivre de signal - huit au total - reliées par sept rangées de matériau diélectrique.L'empilement à huit couches est scellé avec des couches de masque de soudure diélectrique en haut et en bas.Essentiellement, l'empilement de PCB à huit couches est similaire à celui à six couches, mais avec une paire supplémentaire de colonne de cuivre et de préimprégné.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-6-17
Heure de publication : 26 juin 2023
