Nykyään elektronisten tuotteiden suunnittelussa 4-kerroksisista 1,6 mm: n piirilevyistä on tullut monien insinöörien suosima ratkaisu. Tämä rakenne on täydellinen tasapaino monimutkaisuuden, kustannusten ja suorituskyvyn välillä, joten se soveltuu erityisen hyvin keskitason monimutkaisiin piirisuunnitelmiin.
4-kerroksisen 1,6 mm: n PCB: n vakiopinointirakenne
Standardi 4-kerroksinen 1,6 mm: n piirilevy hyväksyy tyypillisesti klassisen “ signaalikerros / maakerros / virtakerros / signaalikerros” kokoonpano seuraavalla järjestelyllä:
- Ylin kerros (L1): Signaalikerros (ulompi), komponenttien sijoittelua ja nopeiden signaalien reititystä varten.
- Sisäkerros 1 (L2): Maataso (GND), joka tarjoaa matalaimpedanssiset paluureitit.
- Sisempi kerros 2 (L3): Tehotaso (VCC), virranjakelua varten.
- Pohjakerros (L4): Signaalikerros (ulompi), apureititystä ja komponenttien sijoittelua varten.
Tässä rakenteessa käytetään prepregiä (PP, tyypillisesti 2116-tyyppistä, noin 0,12 mm paksua) kerrosten laminoimiseksi yhteen, jolloin muodostuu valmis levy, jonka kokonaispaksuus on 1,6 mm.Tyypillinen esimerkki materiaalin paksuusjakaumasta on seuraava:
| Kerros | Materiaali/kuvaus | Paksuus (esimerkki) |
|---|
| Ylin kerros | Signaalikerros (1oz kuparia) | 0.035mm |
| Prepreg | Dielektrinen (FR-4) | 0.2mm |
| Sisäkerros 1 | Maataso (1oz kuparia) | 0.035mm |
| Ydin | Dielektrinen (FR-4) | 0.8mm |
| Sisäkerros 2 | Tehotaso (1oz kuparia) | 0.035mm |
| Prepreg | Dielektrinen (FR-4) | 0.2mm |
| Pohjakerros | Signaalikerros (1oz kuparia) | 0.035mm |
1,6 mm:n paksuuden historiallinen alkuperä teollisuusstandardina
Se, että 1,6 mm (noin 63mil) paksuudesta on tullut PCB-piirilevyjen teollisuusstandardi, ei ole sattumaa, vaan sillä on syvät historialliset juuret. Tyhjiöputkien aikakaudella fenolihartsilaminaatteja valmistettiin tyypillisesti 1/16 tuuman (noin 1,6 mm) paksuisina, ja siihen sopivat liittimet ja muut komponentit suunniteltiin tätä eritelmää varten, jolloin vähitellen muodostui täydellinen teollinen ketjustandardi.
Teknologisen kehityksen myötä, vaikka piirilevyjen paksuusalueet ovat nyt laajentuneet 0,4-3,0 mm: iin tai jopa laajemmiksi, 1,6 mm on edelleen oletusvalinta useimmille elektronisille tuotteille sen hyvän mekaanisen lujuuden, valmistusmukavuuden ja kustannustehokkuuden vuoksi.Erityisesti 4-kerroksisissa levyissä 1,6 mm:n paksuus tarjoaa ihanteellisen eristyksen ja rakenteellisen vakauden.
4-kerroksisen 1.6mm PCB: n tärkeimmät suunnitteluharkinnat
Impedanssin hallinta ja signaalin eheys
Suurnopeuspiirien suunnittelussa impedanssin hallinta on ratkaisevan tärkeää.4-kerroksinen 1,6 mm:n piirilevy tarjoaa selkeät vertailutasot signaaleille omien maadoitus- ja tehokerrosten kautta, mikä yksinkertaistaa huomattavasti impedanssin sovitussuunnittelua. Tyypillisiä suunnitteluarvoja ovat mm:
- Yksipäiset signaalit: 50 Ω ± 10 %
- Differentiaaliparit: 100 Ω ± 10 %
Ohjaamalla tarkasti jäljen leveyttä (esim. 0,195 mm), väliä ja dielektrisen materiaalin paksuutta insinöörit voivat helposti saavuttaa tavoiteimpedanssiarvot.Topfastin suunnittelutiimillä on laaja kokemus impedanssin ohjauksesta, ja se voi antaa ammattitaitoista neuvontaa suunnittelua varten.
Tehonjakelun ja irrotuksen suunnittelu
Erityisten tehokerrosten etuja ovat:
- Alhaisempi virtaimpedanssi vähentää jännitehäviötä
- Tasainen tehonjakelu
- Irrotuskondensaattoreiden sijoittamisen helpottaminen
On suositeltavaa sijoittaa sopivan arvoisia irrotuskondensaattoreita virtanastojen läheisyyteen pienimpedanssisen tehonjakeluverkon (PDN) muodostamiseksi.
Sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) optimointi
4-kerroksisten 1,6 mm:n piirilevyjen pinoamisrakenne tarjoaa luonnollisesti hyvän EMC-suorituskyvyn:
- Maakerrokset suojaavat sähkömagneettisesti
- Silmukan pinta-alan pienentäminen pienentää säteilyä
- Suojausta voidaan optimoida edelleen säätämällä prepregin paksuutta.
Materiaalin valinta ja suorituskykyparametrit
Ydinmateriaalivaihtoehdot
- FR-4: Yleisimmin käytetty substraatti, joka tarjoaa hyvän mekaanisen lujuuden ja sähköisen suorituskyvyn sekä korkean kustannustehokkuuden.
- Suurtaajuuslaminaatit: Soveltuu GHz-tason korkeataajuussovelluksiin, joissa dielektrisyysvakio on vakaampi.
- MetalliydinmateriaalitErinomainen lämpökäyttäytyminen, ihanteellinen suuritehoisille sovelluksille.
- Keraamiset alustatTäydellinen valinta erittäin korkeataajuisiin ja korkean lämpötilan sovelluksiin.
Tärkeimmät suorituskykyparametrit
- Tiheys: 1,05–1,2 g/cm³ (240 x 420 mm:n levypainaa noin100 g)
- Kuparin paksuus: Tyypillisesti 1 oz (35 μm), voi kasvaa2–3 oz:iin suurvirta-alueilla
- Lämpötilan kestävyys: Perinteisen FR-4 Tg-arvon ollessa 130–180 °C, korkean lämpötilan mallitvoivat ylittää 200°C.
- Juotosmaski: Nestemäinen epoksi tai polymeeri, tyypillisesti15–25 μm paksuinen
4-kerroksisten piirilevyjen vertailu ja sovellukset, joissa on eri paksuudet
Vaikka 1,6 mm on alan standardi, myös muita paksuuksia voidaan soveltaa:
| Paksuus | Ominaisuudet | Tyypilliset sovellukset |
|---|
| 0.8mm | Tilaa säästävä, joustavampi | Kannettavat laitteet, pieni kulutuselektroniikka |
| 1.0mm | Tasapainotettu paksuus ja lujuus | Teollisuuden ohjausmoduulit, viestintälaitteet |
| 1.2mm | Kohtalainen mekaaninen lujuus | Autoelektroniikka, lääkinnälliset laitteet |
| 1.6mm | Vakiopaksuus, paras hinta-laatusuhde | Suurin osa kulutus- ja teollisuuselektroniikasta |
| 2.0mm+ | Erittäin suuri mekaaninen lujuus | Tehomoduulit, raskaat laitteet |
On syytä huomata, että muut kuin vakiopaksuudet (kuten 0,8 mm tai 2,0 mm) voivat aiheuttaa lisäkustannuksia, ja niitä on harkittava kattavasti suunnitteluvaiheessa.
Valmistusprosessi ja laadunvalvontapisteet
4-kerroksisten 1,6 mm:n piirilevyjen valmistusprosessi sisältää:
- Sisäkerroksen kuvion siirto ja syövytys
- Laminointi (180–200 °C, korkeapaine)
- Poraus (mekaaninen tai laser)
- Reikämetallinnus (sähkötön kuparointi)
- Ulomman kerroksen kuvion siirto
- Juotosmaski ja pintakäsittely
- Sähkötestaukset ja lopputarkastus
Topfast käyttää kehittynyttä AOI:tä (Automaattinen optinen tarkastus) ja lentävä koetin testaus, jolla varmistetaan jokaisen piirilevyn laatu. Impedanssin tarkkuus on ±7 %, mikä ylittää selvästi alanstandardin ±10 %.
Usein kysytyt kysymykset
K: Miksi useimmat liitäntästandardit mukautuvat 1,6 mm:n paksuuteen?
V:Tämä on historiallisesti muodostunut alan standardi, sillä varhaiset liittimet suunniteltiin 1/16 tuuman (≈1,6 mm) kokoisiksi, jatukeva teollisuusketju kehittyivastaavasti.
K: Kuinka paljon kalliimpi on 4-kerroksinen 1,6 mm:n piirilevy verrattuna kaksipuoliseen piirilevyyn?
V: Tyypillisesti 1,5-2 kertaa enemmän kuin kaksipuoliset levyt, mutta suunnittelun optimoinnin (kuten vakiopinoinnin) ja volyymituotannon ansiosta Topfast voi tarjota erittäin kilpailukykyisiä hintoja.
K: Miten määritän, tarvitseeko projektini 1,6 mm:n vai muita paksuuksia?
V: Ota huomioon muun muassa seuraavat tekijät: mekaaniset lujuusvaatimukset, liittimien yhteensopivuus, lämpövaatimukset ja kustannusarvio. Topfastin insinöörit voivat antaa ilmaisia arvioita.
Suositukset ammattilaisen valintaa varten PCB-valmistus Palvelut
Kun valitset PCB-valmistajan, kiinnitä huomiota:
- Laminointiprosessin tarkkuus (vaikuttaa impedanssin säätöön)
- Materiaalisertifikaatit (UL, RoHS jne.)
- Laadunvalvontajärjestelmä
- Teknisen tuen valmiudet
Ammattimaisena PCB-valmistajana Topfastilla on 17 vuoden kokemus 4-kerroslevyjen valmistuksesta, joka tarjoaa kattavat palvelut suunnittelun tuesta massatuotantoon. Olemme erikoistuneet 1,6 mm paksujen piirilevyjen tarkkaan valmistukseen ja tarjoamme alan johtavan impedanssinohjaustarkkuuden.
Hanki mukautettu PCB-ratkaisu nyt:
Ota yhteyttä Topfast Engineersiin | Online-tarjouspyyntöjärjestelmä
Tarvitsitpa sitten vakiomuotoisia 1,6 mm:n 4-kerroslevyjä tai mukautettuja paksuuksia, Topfast voi tarjota korkealaatuisia ja erittäin luotettavia tuotteita, jotka auttavat sinua toteuttamaan elektroniikkaprojektisi menestyksekkäästi.