Основные знания о слоях печатной платы для любых электронных проектов

Печатная плата (PCB) остается известным термином, хотя некоторые называют их «печатными монтажными картами» или «печатными монтажными платами». С переходом электроники от реле и электронных ламп к интегральным схемам и кремнию стоимость и размер электронных цепей начали снижаться. Давление минимизации размеров и затрат на производство потребительской электроники заставило производителей искать разумные решения. Так появились печатные платы.

Печатная плата — это плата, соединяющая несколько электронных компонентов в одном месте, обеспечивающая маршрутизацию питания между физическими устройствами. В печатных платах бывает много слоев. Для неподготовленного человека эти типы покрытий могут показаться запутанными. Однако, получив базовое понимание, всё становится простым. Эта статья рассматривает вопросы, касающиеся слоев печатных плат: типы, методы стекирования, связь между слоями и правильное их применение.

Основные типы слоев печатной платы

Слои печатных плат делятся на 7 категорий: сигнальные слои, механический слой, внутренние плоскости (слой заземления/внутреннее питание), шелкографские слои, паяльная маска, системный рабочий слой и прочие.

Сигнальные слои

Включают нижний слой, верхний слой, средний слой 30, промежуточные слои 1 и 2. Используются для размещения компонентов и трассировки. Провода и объекты на поверхности состоят из медного покрытия.

Механический слой

Содержат указательную информацию о плате и способах монтажа: размерные линии, данные, размерные обозначения, информация о металлизированных отверстиях, инструкции по сборке и т.д.

Внутренние плоскости

Также называются внутренними слоями. Используются для размещения заземляющих проводников и линий питания. Объекты или линии на этих уровнях не содержат меди. Они играют активную роль в распределении питания и заземления на печатной плате.

Шелкографский слой

Используются для нанесения обозначений компонентов, текстовой информации или номеров элементов на печатной плате.

Слой паяльной маски

Зеленого цвета, защищают дорожки от замыканий, особенно при накоплении загрязнений на печатной плате.

Системный рабочий слой

Используются для отображения электрических соединений между контактными площадками, компонентами и виа.

Прочие

Другие типы покрытий включают запретные слои (keep out), разделенные плоскости (split planes), паяльную пасту, многослойные структуры и др.

Основные методы стекирования слоев печатной платы

Стекирование необходимо при производстве печатных плат. Что такое стек-ап? Это расположение изолирующих и медных слоев, образующих печатную плату до проектирования разводки. Помимо возможности разместить больше цепей, стекирование дает другие преимущества.

Например, стек-ап помогает балансировать потребность в эффективных и недорогих методах производства. Также способствует минимизации уязвимости схемы к излучению и внешним помехам. Кроме того, хорошее стекирование улучшает электромагнитную совместимость проекта.

Существует несколько методов стекирования. Наиболее распространенные — 4, 6 и 8-слойные стек-апы. Просто: производитель решает, делать плату 4-, 6- или 8-слойной.

Связность слоев печатной платы

Для функциональности необходимо соединить разные слои в единое целое. Без связности невозможно обеспечить электрическое соединение между слоями. Существует три основных типа связности: сквозные отверстия (through-hole), слепые виа (blind via) и зарытые виа (buried via).

В проектировании печатных плат виа состоит из двух контактных площадок в соответствующих позициях на разных слоях, соединенных отверстием через плату (отсюда «сквозное»). Слепые виа соединяют слои только с одной стороны платы, а зарытые — только внутренние слои. Слепые виа не выходят на поверхности платы.

Как определить количество слоев вашей печатной платы

Слои печатной платы определяют её емкость и мощность. Многие путаются: достаточно ли однослойной платы или лучше 4- или 6-слойной. Количество слоев часто зависит от бюджета, но есть и другие факторы.

Другие определяющие факторы при выборе количества слоев:

• Назначение или область применения печатной платы
• Тип работы или требуемая частота
• Общий бюджет проекта
• Сроки изготовления печатной платы
• Плотность и количество необходимых сигнальных слоев

Как правильно применять эти слои в топологии печатной платы

Сразу после завершения проектирования печатной платы следующим шагом является размещение разных слоев на топологии. Неправильная установка может привести к плате, функциональность которой не соответствует стандартам. Существует эффективный способ правильного размещения слоев.

При нанесении слоев в производстве печатных плат высок риск ошибок топологии, негативно влияющих на функциональность готового изделия. Топология выполняется в два этапа: ламинирование и укладка (lay-up). Процессы похожи: механическим прессом сжимают все слои вместе на топологии. В этот момент пробивают отверстия для выравнивания листов. В зависимости от технологии штыри удаляют, оставляя слои на топологии.

Назначение многослойных печатных плат

Многослойная печатная плата состоит из трех или более проводящих слоев медной фольги. Выглядят как несколько двухсторонних печатных плат, склеенных и ламинированных вместе с термоизоляционными слоями между ними. У многослойных печатных плат несколько преимуществ:

Во-первых, они меньше по размеру, чем другие платы с той же функциональностью. Малый размер важен, так как современная электроника стремится к компактности и мощности. Во-вторых, они легкие, что обеспечивает высокую подвижность. В-третьих, они высокой надежности и качества благодаря тщательному планированию. В-четвертых, они более гибкие и мощные.

Эти преимущества делают многослойные платы востребованными во многих областях. Неудивительно, что все больше отраслей выбирают их.

Как выравнивают слои при производстве многослойных печатных плат

Процесс выравнивания при изготовлении многослойных плат не так сложен. Сначала каждый слой проходит очистку для подготовки к выравниванию. Ранее просверленные отверстия используются для выравнивания внутренних и внешних слоев. Для успешного выравнивания техник помещает их на специальный станок — визуальный перфоратор (visual punch).

Этот станок вбивает маленький штырек через отверстия для выравнивания слоев платы. Затем другой станок для оптического контроля проверяет отсутствие дефектов.

Кастомизация слоев печатной платы

До определенной степени люди являются ключевым фактором качества сервиса. Помимо отличных производственных возможностей, у нас в WellPCB есть страстная и преданная команда, готовая помочь вам достичь цели. Беспрецедентный сервис — наша постоянная цель. Делая производство печатных плат делом всей жизни, мы эффективно работаем и гордимся изготовлением плат именно так, как вы хотите.

Мы соблюдаем конфиденциальность клиентов на высоком уровне и заключаем с каждым соглашение о неразглашении (NDA). Используя хорошо оборудованные станки и международные стандарты, мы предлагаем кастомизированные услуги под ваши требования. Работаем через онлайн-систему котировки и отслеживания заказов для удобства. При этом наши цены — самые конкурентоспособные в отрасли. Ищете надежного производителя печатных плат? WellPCB — ваш выбор.

Резюме

Печатные платы — устройства, соединяющие электронные компоненты и обеспечивающие маршрутизацию питания между физическими устройствами. Большинство электронных гаджетов, которые люди и промышленность используют ежедневно, содержат печатные платы. Они состоят из слоев: двухслойные, четырехслойные, шестислойные и так далее — в зависимости от назначения и бюджета.

Для функциональности эти слои требуют отличной связности и выравнивания. Существует множество компаний, занимающихся производством и сборкой печатных плат. Но если вы ищете фирму, которой можно доверять все ваши потребности в печатных платах, не ищите дальше — WellPCB здесь, чтобы помочь вам.