4-слойные печатные платы: укладка, толщина и советы по проектированию

Как мы все знаем, на рынке есть различные слои печатных плат: от однослойных, двухслойных до многослойных. Среди них 4-слойные печатные платы становятся идеальной точкой баланса между сложностью, стоимостью и производительностью.

По сравнению с двухслойными печатными платами четырехслойные печатные платы значительно улучшают целостность сигнала за счет дополнительных слоев питания и заземления, при этом они более экономичны, чем шестислойные печатные платы и платы с большим количеством слоев.

В этой статье мы подробно рассмотрим многослойную структуру, основные преимущества и ключевые советы по проектированию четырехслойных печатных плат, которые помогут вам лучше понять принципы работы четырехслойных печатных плат.

Что такое 4-слойная печатная плата?

4-слойная печатная плата представляет собой печатную плату с 4 слоями медных проводящих слоев, разделенных изоляционными материалами. Как правило, внешние два слоя 4-слойной печатной платы используются для маршрутизации сигнала, а внутренние два слоя используются для питания и заземления. Такая структура может уменьшить электромагнитные помехи (EMI), сделать сигнал более стабильным, очень подходит для функционирования сложных печатных плат.

По сравнению со стандартными двухсторонними платами, четырехслойная печатная плата обеспечивает больше места для разводки, позволяет разместить больше компонентов и обеспечивает лучший эффект рассеивания тепла, что делает ее более подходящей для высокопроизводительных электронных продуктов.

типичный Типы 4-слойных печатных плат

Существует несколько вариантов 4-слойной компоновки печатных плат в зависимости от того, что для вас важнее: экранирование от электромагнитных помех, целостность сигнала или распределение питания. Ниже приведены два наиболее типичных варианта 4-слойной компоновки печатных плат:

Вариант 1: Симметричное наложение (рекомендуется)

Наши преимущества:

•  Силовые и заземляющие слои расположены рядом, образуя естественную развязывающую емкость для подавления высокочастотных шумов.

•  Сигнальные слои тесно связаны с опорными плоскостями, что сводит к минимуму перекрестные помехи.

Вариант 2: Асимметричное наложение (низкая стоимость)

Сценарий применения:

Подходит для приложений, где важна экономия средств и отсутствуют высокоскоростные сигналы.

Стандартная толщина 4-слойной печатной платы

Стандартная толщина 4-слойной печатной платы обычно составляет 1.6 мм (0.063 дюйма) (включая 4 слоя и 2 слоя препрега и 1 слой сердцевины), но она также может быть сделана между 0.8 мм и 3.2 мм в зависимости от потребностей. Такая толщина 4-слойной печатной платы не только гарантирует, что печатная плата достаточно прочная, но и позволяет более гибко организовать внутреннюю структуру.

Выбор правильной толщины 4-слойной печатной платы очень важен, поскольку он может повлиять на импеданс сигнальных линий, расстояние между слоями и эффект рассеивания тепла всей печатной платы. Рекомендуется связаться с производителем печатной платы до проектирования, чтобы убедиться, что изготовленная плата соответствует требованиям проекта и может быть изготовлена ​​без проблем.

Лучший 4-слойный стек печатных плат-Uп: Советы по дизайну

При проектировании 4-слойной печатной платы разумная структура стека и метод трассировки имеют решающее значение для производительности, стабильности и технологичности схемы. Ниже приведены общие советы по проектированию 4-слойной печатной платы, которые помогут вам избежать распространенных проблем и улучшить качество вашего проекта.

Планирование стека

• Соблюдайте «правило 3:1»: толщина основного слоя должна быть более чем в 3 раза больше толщины внешнего диэлектрика, что помогает повысить стабильность печатной платы.

• Избегайте размещения высокоскоростных сигналов как на верхнем, так и на нижнем слоях, чтобы снизить риск перекрестных помех.

Через дизайн

• Предпочтительно использовать сквозные отверстия, чтобы избежать высокой стоимости глухих и заглубленных отверстий.

• Добавьте антипрокладки к плоскостям питания или заземления, чтобы предотвратить замыкание на нежелательные области.

Управление электропитанием

• Соблюдайте достаточный интервал между зонами разного напряжения, чтобы избежать электрических помех.

• Установите развязывающие конденсаторы на каждом выводе питания, чтобы улучшить стабильность питания.

4. Контроль импеданса

Чтобы обеспечить точную передачу высокоскоростных сигналов (таких как USB и HDMI) на печатную плату без искажений, необходимо правильно контролировать согласование импеданса. Различные типы сигналов требуют различных целевых импедансов:

Услуги по 4-слойным печатным платам от PCBasic

В PCBasic мы сосредоточены на предоставлении высокопроизводительных услуг по производству и сборке 4-слойных печатных плат. Наша команда экспертов с более чем 10-летним опытом проектирования печатных плат и управления проектами гарантирует, что каждая плата оптимизирована для целостности сигнала, распределения питания и тепловых характеристик.

Передовые внутренние удобства

Мы управляем несколькими собственными заводами, включая завод по производству небольших партий в Шэньчжэне и завод по массовому производству в Хуэйчжоу, что позволяет нам эффективно обрабатывать заказы любого объема. Наши заводы оснащены самостоятельным производством трафаретов и приспособлений, а также высокоскоростными линиями SMT для надежного изготовления многослойных печатных плат.

Полный комплекс услуг по сборке печатных плат

От доставки трафаретов в течение 1 часа до интеллектуального складирования электронных компонентов мы обеспечиваем бесперебойный рабочий процесс сборки. Наша система импорта спецификаций одним щелчком и платформа мгновенного расчета стоимости упрощают процесс закупок и производства, обеспечивая быстрое и точное выполнение проекта.

Строгий контроль качества

Качество лежит в основе всего, что мы делаем. PCBasic использует автоматизированный оптический контроль (AOI), рентгеновский контроль, летающие зондовые тестеры и системы функционального тестирования, чтобы гарантировать, что каждая 4-слойная печатная плата соответствует строгим стандартам качества. Каждая плата тщательно проверяется на точность, надежность и производительность перед отправкой.

Сертифицированное качество, которому можно доверять

Как национальное высокотехнологичное предприятие, PCBasic имеет сертификаты, включая ISO13485, IATF 16949, ISO9001, ISO14001 и UL, и является гордым членом IPC. Имея более 20 патентов в области контроля качества и управления производством, мы гарантируем высочайшую надежность и соответствие международным стандартам.

FAQ

В1: Насколько дороже 4-слойная печатная плата по сравнению с двухсторонней?

A: Обычно это стоит на 30–50% дороже, но стоимость можно снизить за счет оптимизации материала (например, использования FR-4 Tg130) и минимизации количества переходных отверстий.

В2: Обязательно ли полная заливка медью всех слоев?

A: Рекомендуется использовать полную заливку меди на L2 и L3 (плоскости питания и заземления). L1 и L4 (сигнальные слои) могут использовать частичную заливку меди, избегая «медных островов».

В3: Как я могу проверить параметры стека?

A: Для моделирования и проверки импеданса можно использовать Polar SI9000 или Altium Layer Stack Manager.