PCB 3 lapis: Mengapa Jarang Digunakan dan Kapan Penggunaannya Masuk Akal

Biasanya, jumlah lapisan pada papan sirkuit adalah 2, 4, 6, 8... Jumlah lapisan yang berbeda sesuai dengan kompleksitas desain dan jalur implementasi yang berbeda. Di antara semuanya, papan sirkuit 2 lapis dan 4 lapis adalah yang paling banyak digunakan. Namun, dalam artikel ini, kita akan membahas papan sirkuit 3 lapis. Papan sirkuit 3 lapis tampaknya menawarkan "opsi kompromi", tetapi jarang diadopsi dalam proyek praktis.

Selanjutnya, dalam artikel ini, kita akan membahas PCB 3 lapis secara detail. Kita akan mulai dari konsep dasar dan secara bertahap menganalisis struktur lapisannya, logika desain, dan sebagainya. Dengan membaca artikel ini, kita dapat memiliki pemahaman yang lebih jelas tentang posisi PCB 3 lapis dalam keseluruhan sistem PCB multi-lapisan dan bagaimana cara melihatnya dengan benar dalam desain teknik. Tanpa basa-basi lagi, mari kita langsung ke intinya!

Apa Itu PCB 3 lapis

Menurut definisi umum di industri ini, a PCB dengan tiga lapisan tembaga atau lebih umumnya dianggap sebagai PCB multilayer. Oleh karena itu, dari perspektif klasifikasi, sebuah PCB 3 lapis Papan ini termasuk dalam kategori PCB multilayer.

Dalam praktik rekayasa, banyak perancang yang tidak familiar dengan jenis papan ini. A PCB 3 lapis PCB multilayer terdiri dari tiga lapisan foil tembaga konduktif yang dilaminasi dengan lapisan dielektrik isolasi. Tidak seperti papan 2 lapis tradisional yang hanya memiliki lapisan tembaga di permukaan atas dan bawah, PCB multilayer memiliki tiga lapisan. PCB 3 lapis Papan tersebut memiliki lapisan tembaga bagian dalam tambahan di antara dua lapisan foil tembaga bagian luar.

Dari perspektif struktur lapisan PCB, sebuah PCB 3 lapis biasanya meliputi:

Dua lapisan tembaga terluar biasanya digunakan untuk penempatan komponen, perutean sinyal, dan lapisan tembaga, tergantung pada persyaratan desain.

Satu lapisan tembaga bagian dalam digunakan untuk sinyal, catu daya, atau pentanahan sesuai dengan persyaratan desain.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut,

Fitur yang paling menonjol dari a PCB 3 lapis Struktur lapisannya berjumlah ganjil. Hal ini membuatnya sangat berbeda secara struktural dari sebagian besar desain PCB multilayer standar. Pada desain PCB multilayer konvensional, lapisan tembaga biasanya didistribusikan secara simetris di sekitar garis tengah ketebalan papan, tetapi PCB 3 lapis Tidak secara inheren memiliki simetri ini. Inilah alasan mengapa terdapat karakteristik khusus dalam desain dan penerapannya.

Dari perspektif fungsional, tidak ada definisi yang unik atau tetap untuk sebuah PCB 3 lapisPenggunaan spesifik dari setiap lapisan sangat bergantung pada persyaratan proyek dan pendekatan yang diadopsi. PCB 3 lapis susunan tumpukan. Fleksibilitas dari PCB 3 lapisSecara teoritis, ini menawarkan lebih banyak pilihan desain. Oleh karena itu, dalam beberapa skenario, PCB 3 lapisPapan s tampak lebih menarik daripada papan 2 lapis.

Perlu dicatat bahwa sebuah PCB 3 lapis PCB jenis ini tidak boleh dianggap hanya sebagai versi sederhana dari PCB 4 lapis. Meskipun memiliki beberapa kemiripan bentuk dengan jenis PCB lainnya, karakteristik kelistrikan, respons struktural, dan batasan desainnya semuanya berbeda.

Typical PCB 3 lapis Susunan tumpukan

Struktur berlapis dari sebuah PCB 3 lapis Desain secara langsung menentukan kemampuan perutean papan sirkuit, alokasi fungsi lapisan, dan konsep desain secara keseluruhan. Tidak seperti PCB 4 lapis atau 6 lapis pada umumnya, tidak ada "susunan lapisan standar" yang berlaku di seluruh industri untuk PCB 3 lapiss. Itu PCB 3 lapis Stackup perlu didefinisikan secara fleksibel berdasarkan tujuan proyek tertentu.

Dari komposisi dasar lapisan PCB, sebuah PCB 3 lapis Papan biasanya terdiri dari dua lapisan luar foil tembaga dan satu lapisan dalam foil tembaga. Perbedaan utama di antara berbagai metode penumpukan terletak pada peran fungsional yang berbeda dari lapisan foil tembaga bagian dalam. Berikut beberapa contoh tipikalnya. PCB 3 lapis metode penumpukan:

1. Sinyal / Tanah / Sinyal

Bentuk susunan ini adalah struktur yang paling mudah dipahami dan paling sering dibahas di antara PCB 3 lapiss:

Lapisan teratas: Lapisan sinyal

Lapisan dalam: Lapisan pentanahan permukaan penuh atau area luas.

Lapisan paling bawah: Lapisan sinyal

Dalam susunan lapisan ini, lapisan tembaga bagian dalam berfungsi sebagai lapisan referensi, menyediakan jalur balik untuk sinyal pada lapisan luar. Susunan lapisan ini cocok untuk proyek yang ingin memperkenalkan konsep referensi sinyal dasar dalam sebuah sistem. PCB 3 lapis desain.

2. Sinyal / Daya / Sinyal

Umum lainnya PCB 3 lapis Metode laminasi yang digunakan adalah dengan memanfaatkan lapisan dalam sebagai lapisan distribusi daya:

Lapisan teratas: Lapisan sinyal

Lapisan tengah: Lapisan daya

Lapisan paling bawah: Lapisan sinyal

Konsep pelapisan ini PCB 3 lapis Papan ini bertujuan untuk menyederhanakan pengkabelan daya, memusatkan distribusi daya pada lapisan dalam dan membebaskan ruang pengkabelan pada lapisan luar. Struktur ini membutuhkan jalur catu daya yang jelas tetapi memiliki kompleksitas sirkuit keseluruhan yang relatif sederhana.

3. Sinyal / Sinyal / Sinyal

Dalam beberapa proyek, tiga lapisan lembaran tembaga dalam PCB 3 lapis semuanya mungkin digunakan untuk perutean sinyal:

Lapisan atas: Sinyal

Lapisan tengah: Sinyal

Lapisan paling bawah: Sinyal

Susunan tumpukan ini jarang direkomendasikan dalam praktik dan biasanya hanya dipertimbangkan ketika kepadatan perutean adalah kendala utama. Tujuan utama dari struktur berlapis ini adalah untuk meningkatkan jumlah lapisan pengkabelan yang tersedia guna mengatasi masalah kepadatan pengkabelan yang tidak mencukupi.

Tidak peduli yang mana PCB 3 lapis Jika struktur laminasi diadopsi, semuanya memiliki beberapa fitur umum:

Jika jumlah lapisannya ganjil, maka strukturnya secara alami bersifat asimetris.

Fungsi lapisan dalam dapat bervariasi, tetapi harus didefinisikan dengan jelas sebelumnya.

Pemilihan susunan lapisan (stack-up) sangat berkaitan dengan tujuan desain suatu sistem. PCB 3 lapis.

Oleh karena itu, ketika merencanakan sebuah PCB 3 lapisOleh karena itu, perlu dilakukan penilaian independen terhadap rasionalitas alokasi fungsi lapisan, dan kita tidak bisa begitu saja menerapkan pengalaman desain PCB multi-layer yang umum.  

Mengapa PCB 3 lapiss Jarang Digunakan

The PCB 3 lapis Papan PCB tidak umum digunakan. Mari kita mulai dengan membahas kinerja lapisan PCB pada lapisan bernomor ganjil dalam rekayasa praktis.

1.  Struktur lapisan ganjil bukanlah fitur umum dalam desain PCB multi-lapisan.

Sebagian besar PCB multilayer standar mengadopsi struktur lapisan bernomor genap, seperti 4 lapis, 6 lapis, atau 8 lapis. Struktur lapisan simetris ini lebih memudahkan pengendalian ketebalan papan, proses laminasi, dan distribusi lapisan tembaga. Sementara itu, PCB 3 lapis desain susunan (PCB 3 lapis (stack) memiliki struktur lapisan bernomor ganjil, yang dengan sendirinya tidak sesuai dengan konsep desain "lapisan berpasangan" konvensional.

Ini berarti bahwa selama proses desain dan manufaktur, banyak asumsi bawaan - termasuk konfigurasi material, perencanaan ketebalan dielektrik, dan pengaturan parameter proses. - tidak dapat diterapkan secara langsung pada PCB 3 lapisSifat "non-standar" ini meningkatkan ketidakpastian dalam komunikasi dan pelaksanaan antara proses desain dan manufaktur.

2. The PCB 3 lapis  Mencapai keseimbangan struktural menjadi lebih sulit.

Pada umumnya, PCB multi-layer menjaga keseimbangan struktural dengan mendistribusikan lapisan tembaga dan lapisan dielektrik secara simetris, sehingga memastikan stabilitas papan sirkuit selama aplikasi pemanasan dan tekanan. Namun, untuk PCB 3 lapisKarena jumlah lapisannya ganjil, ada kecenderungan distribusi tembaga pada lapisan luar dan dalam menjadi tidak seimbang.

Ketidakseimbangan ini diperbesar selama proses seperti laminasi, penyolderan, dan penyolderan reflow, sehingga memengaruhi kerataan papan. Kerataan tersebut kemudian berkaitan dengan hasil perakitan, perakitan konektor, perakitan struktural, dan keandalan jangka panjang. Inilah salah satu alasan mengapa PCB 3 lapisjarang digunakan.

3.  Dibandingkan dengan PCB 4 lapis, keunggulan biaya tidak signifikan.

Dalam banyak kasus, biaya PCB 3 lapis hampir sama dengan biaya PCB 4 lapis standar, dan bahkan mungkin lebih tinggi karena pengaturan proses yang tidak standar.

The PCB 3 lapis juga membutuhkan proses laminasi papan multi-lapisan dan kontrol proses yang ketat. Selain itu, di sebagian besar pabrik, PCB 3 lapis Papan ini lebih mirip dengan papan 4 lapis dalam hal kompleksitas proses dan persiapan produksi. Ketika biayanya serupa tetapi peningkatan kinerjanya terbatas, maka... PCB 3 lapis tidak hemat biaya.

4.  Performa kelistrikan tidak selalu "di tengah-tengah"

Banyak orang secara intuitif percaya bahwa kinerja listrik suatu PCB 3 lapis Struktur susunan lapisan sebaiknya berada di antara papan 2 lapis dan papan 4 lapis. Namun, dalam aplikasi praktis, "kondisi tengah" ini tidak stabil.

Dalam desain PCB multilayer standar, salah satu signifikansi utama dari peningkatan jumlah lapisan adalah untuk membangun lapisan referensi dan jalur balik yang stabil dan kontinu. Dalam PCB 3 lapisBiasanya, hanya satu lapisan dalam yang dapat digunakan sebagai lapisan referensi, sementara lapisan luar lainnya masih melakukan banyak tugas pengkabelan. Hal ini membuat sinyal lebih mudah terpengaruh oleh perubahan kondisi referensi saat melintasi lapisan atau melewati area yang terbagi.

5.  Hasil umum dalam keputusan teknik aktual

Jika rangkaiannya sederhana dan berorientasi pada biaya, PCB 2 lapis lebih langsung dan ekonomis. Jika diperlukan kontrol elektromagnetik yang lebih baik atau struktur yang lebih stabil, PCB multilayer 4 lapis lebih sesuai dengan harapan rekayasa. Oleh karena itu, di antara jenis-jenis PCB yang umum, PCB 3 lapis Papan sirkuit lebih sering dipilih sebagai opsi skenario spesifik daripada solusi utama.

Keuntungan dan Keterbatasan Bahasa Inggris PCB 3 lapiss

The PCB 3 lapis memiliki kelebihan dan kekurangan. Sekarang, mari kita lihat bersama-sama.

Keuntungan PCB 3 lapiss

Keterbatasan PCB 3 lapiss

Pertimbangan Desain dan Manufaktur

Dalam aplikasi spesifik tertentu, kita mungkin perlu secara eksplisit mengadopsi PCB 3 lapisBagaimana kita bisa mendesain dan memproduksi sebuah PCB 3 lapis dengan benar? Saran-saran berikut dari beberapa aspek dapat Anda jadikan referensi.

1. Perencanaan lapisan dan alokasi fungsi lapisan

Karena hanya ada 3-Lapisan-lapisan PCB, fungsi setiap lapisan perlu direncanakan dengan jelas terlebih dahulu.

Metode alokasi lapisan umum meliputi:

Lapisan teratas: Sinyal dan komponen

Lapisan dalam: Lapisan daya, lapisan ground, atau lapisan sinyal campuran

Lapisan paling bawah: Sinyal dan komponen

Berbeda dengan desain PCB multi-layer pada umumnya, PCB 3 lapisBiasanya hanya memiliki satu lapisan referensi internal. Ini berarti:

Daya dan pentanahan seringkali perlu berbagi lapisan dalam yang sama, atau dicapai melalui pemisahan.

Kontinuitas referensi untuk sinyal kecepatan tinggi lebih sulit dijamin.

Pemilihan susunan lapisan secara langsung memengaruhi EMI, kontrol impedansi, dan integritas sinyal.

Oleh karena itu, struktur lapisan harus ditentukan sejak awal proses desain. Jika tidak, jika diperlukan modifikasi di kemudian hari, biayanya akan lebih tinggi dan risikonya akan lebih besar.

2. Simetri Struktur dan Pengendalian Lengkungan

The PCB 3 lapis Pada dasarnya, struktur ini tidak simetris. Hal ini dapat menyebabkan beberapa masalah praktis:

Distribusi tembaga pada lapisan atas dan bawah tidak merata, yang dapat menyebabkan distorsi selama proses pengepresan dan penyolderan reflow.

Ketebalan lapisan dielektrik pada lapisan dalam berbeda, sehingga meningkatkan tegangan internal pada papan.

Persyaratan stabilitas untuk penanganan panel dan proses reflow lebih tinggi.

Untuk mengurangi risiko, hal-hal berikut biasanya diperlukan selama proses manufaktur:

Cobalah untuk menyeimbangkan distribusi lembaran tembaga di bagian atas dan bawah.

Kendalikan secara ketat ketebalan media tersebut.

Sesuaikan parameter laminasi sesuai dengan 3 struktur lapisan

Kontrol tambahan ini membuat kompleksitas manufaktur menjadi lebih tinggi. PCB 3 lapis papan ini jauh lebih tinggi daripada papan dua lapis biasa.

3. Integritas Sinyal dan Manajemen Lapisan Referensi

In banyak PCB 3 lapis desain, hanya ada satu bidang referensi utama, yang menuntut perencanaan jalur kembali yang lebih matang.

Prinsip-prinsip desain umum meliputi:

Tempatkan sinyal berkecepatan tinggi yang penting sedekat mungkin dengan bidang referensi bagian dalam.

Hindari memisahkan lapisan referensi di bawah jalur sinyal kritis.

Mengurangi lompatan lubang tembus yang tidak perlu dan mencegah terputusnya jalur balik.

4. Strategi Distribusi Daya dan Pasokan Daya

Di sebuah PCB 3 lapisSelain itu, distribusi daya juga merupakan hal yang memerlukan pertimbangan yang cermat.

Solusi umum meliputi:

Membuat lapisan dalam menjadi lapisan yang lengkap, dengan catu daya pada lapisan luar yang dicapai melalui lembaran atau jalur tembaga.

Membagi lapisan dalam menjadi zona dan area daya.

Menggunakan lembaran tembaga berdaya tinggi dalam area luas pada lapisan sinyal.

Dibandingkan dengan PCB 4 lapis standar, solusi ini biasanya memiliki margin yang lebih kecil dalam hal pengendalian kebisingan dan integritas daya. Oleh karena itu, solusi ini perlu dievaluasi secara menyeluruh selama tahap desain.

5. Proses Manufaktur dan Karakteristik Biaya

Meskipun jumlah lapisan PCB pada papan 3 lapis lebih sedikit daripada papan multilapis konvensional, proses pembuatannya tetap memerlukan:

Pencitraan dan etsa lapisan dalam

Proses laminasi multi-lapisan

Kontrol penyelarasan dan registrasi multi-lapisan

Dalam produksi sebenarnya, alur proses suatu PCB 3 lapis lebih mirip dengan PCB multilayer. Oleh karena itu:

Dibandingkan dengan papan 4 lapis, keunggulan biaya tidak begitu jelas.

Waktu pengiriman mungkin tidak lebih singkat.

Hasilnya risiko lebih tinggi, yang membutuhkan aturan desain yang lebih ketat dan kontrol DFM (Design for Manufacturing) yang lebih teliti.

6. Kemampuan Penggunaan Kembali Desain dan Skalabilitas Selanjutnya

Dari perspektif siklus hidup produk, skalabilitas suatu PCB 3 lapis pilihan yang tersedia relatif terbatas:

Saat melakukan peningkatan jumlah lapisan, perancangan ulang seringkali diperlukan.

Aturan penataan lapisan dan desain tidak mudah digunakan kembali di berbagai proyek yang berbeda.

Pemasok dan proses yang sudah mapan yang tersedia relatif terbatas.

Untuk proyek sekali jalan atau sistem yang sudah ada, struktur seperti itu dapat diterima. Namun, jika produk tersebut direncanakan untuk iterasi jangka panjang atau pengembangan berbasis platform, penilaian yang cermat tentang apakah struktur tersebut sesuai atau tidak perlu dilakukan. PCB 3 lapis sesuai, perlu.

Kesimpulan

A PCB 3 lapis adalah lapisan ganda PCB struktur dengan skenario aplikasi spesifik. Ini bukan solusi universal. Dalam hal pengkabelan sumber daya dan alokasi fungsional, sebuah PCB 3 lapis mengungguli sebuah 2 PCB berlapis. Namun, dalam hal simetri struktural, stabilitas listrik, dan kompleksitas manufaktur, PCB 3 lapis Tidak memiliki keunggulan yang signifikan.

Tentang PCBasic

Waktu adalah uang dalam proyek Anda – dan PCBasis mengerti. PCDasar adalah Perusahaan perakitan PCB yang memberikan hasil cepat dan sempurna setiap saat. jasa perakitan PCB termasuk dukungan teknik ahli di setiap langkah, memastikan kualitas terbaik di setiap papan. Sebagai perusahaan terkemuka Produsen perakitan PCB, Kami menyediakan solusi terpadu yang menyederhanakan rantai pasokan Anda. Bermitralah dengan tim kami yang canggih. Pabrik prototipe PCB untuk penyelesaian yang cepat dan hasil terbaik yang dapat Anda percaya.