如何确定PCB中的层数

印刷电路板 (PCB) 由一层到多层介电和导电材料组成。当粘合到电路板上时，这些层会承载为各种家用电子产品供电的电路，例如闹钟、厨房电器、桌面用品、计算机和移动设备。

PCB 还用于大量工业工具和机械，以及医疗设备、政府计算机和存储系统以及航空航天设备。特定电路板的层数和尺寸决定了 PCB 的功率分布。

什么是多层 PCB？

PCB 层是印刷电路板功率和容量的决定因素。人们经常想知道一层 PCB 是否足够，或者使用两层或四层 PCB 是否更好 - 提示：没有三层 PCB 之类的东西 - 或多层范围内的东西。

虽然层数在很大程度上取决于您的预算和 PCB 板的功能需求，但这确实会引发一个问题——多层 PCB 到底是什么？基本上，“多层”是指任何具有两层以上的东西，例如 4 层 PCB 或 6 层到 12 层以上范围内的东西。

决定多层 PCB 层数的 5 个问题

在考虑 PCB 顺序中理想的层数时，您需要考虑使多层对单层或双层有利的因素，反之亦然。

1. 我的印刷电路板将如何使用？

在计算印刷电路板的需求时，请考虑您的 PCB 将用于的机器和设备的类型以及这些机器/设备对电路板电路的要求。这些 PCB 将用于高科技、复杂的电子产品还是用于功能最少的简单物品？

2. 需要什么操作频率？

当您考虑这些问题时，请考虑您在操作频率方面的需求。它的参数决定了PCB的功能和容量。为了获得更高的速度和运行能力，多层 PCB 是必不可少的。

3. 我的项目预算是多少？

其他需要考虑的因素是单层和双层 PCB 与多层的制造成本。如果您想在当今的电路板技术中拥有尽可能高的容量，您将需要支付所涉及的高制造成本。

4. 多快需要PCB？

交货时间 - 制造一组单层与多层 PCB 所需的时间 - 也是您订购大量印刷电路板时需要考虑的因素。一层和两层板的交货时间可能为 8 到 14 天，具体取决于板面积的大小。话又说回来，如果您愿意多付或少付，交货时间可能短至五天，也可能长至一个月。

交货时间会随着您添加到订单中的每一层而增加，每个电路板尺寸。 4 到 20 层范围内的 PCB 的交货时间可能在 12 到 32 天之间，具体取决于您希望电路板具有小尺寸还是大尺寸。

5. 需要什么密度和信号层？

PCB 层数还取决于引脚密度和信号层。如下图所示，1.0 的引脚密度需要 2 个信号层，并且随着引脚密度的下降，所需的层数会增加。如果引脚密度为 0.2 或更小，您将需要至少 10 层的 PCB。

引脚密度	信号层数	多层 PCB 层数
>1.0	2	2
0.6-1.0	2	4
0.4-0.6	4	6
0.3-0.4	6	8
0.2-0.3	8	12
<0.2	10	>14

单层 PCB

单层 PCB 由一层层压和焊接的电介质导电材料层组成。作为电子设备的早期部件，单层PCB从1950年代后期就开始使用。即使在今天，尽管在家用电子产品的现代标准中它相对原始，但单层 PCB 在世界各地仍然很普遍。

单层 PCB 的构造很简单，因为它由一种导热辩证法组成，首先用铜层压板覆盖，然后用阻焊层覆盖。单层 PCB 的插图通常会显示三条颜色来表示该层及其两个覆盖层 - 灰色表示介电层本身，棕色表示铜层压板，绿色表示阻焊层。

由于设计简单，单层 PCB 易于大批量制造，因此是所有印刷电路板中最具成本效益的。尽管单层是当代标准的有限技术组件，但它仍然为制造商提供以下好处：
• 大多数制造商易于理解的简单设计
• 不复杂，因此不太可能造成任何生产问题
• 大批量生产经济实惠且方便

今天，单层 PCB 的制造厚度为 1 到 20 盎司。单层 PCB 的设计工作温度范围为 130 到 230 摄氏度。

在早期的几十年中，单层 PCB 用于大多数电气设备。如今，大多数高科技家用电子产品已转向多层 PCB，它们针对更复杂的需求范围进行了优化。尽管如此，单层 PCB 在客厅、厨房和办公室的一些较简单的设备中仍然很常见，包括：
• 计算器 - 一些最基本的计算器使用单层 PCB。
• 收音机 - 一些收音机，例如一般用品商店的低价收音机闹钟，通常使用单层 PCB。
• 咖啡机 - 咖啡机通常使用单层 PCB。

单层PCB在传感器、LED灯、打印机、监控摄像头和定时电路中也很常见。

双层 PCB

两层 PCB 是印刷电路板技术的下一步。凭借其更高的容量，两层 PCB（也称为双层 PCB）可以支持比单层 PCB 更广泛的现代电子设备。同时，从制造的角度来看，两层 PCB 的复杂程度远低于当今市场上的各种多层印刷电路板。因此，两层是最广泛使用的 PCB 选项。

两层 PCB 很像一层 PCB，但具有倒置的镜像下半部分。使用两层PCB，介电层比单层厚。此外，电介质在顶面和底面都层压有铜。此外，层压板的顶部和底部都覆盖有阻焊层。

两层 PCB 的插图通常看起来像一个三层夹层，中间有一层厚厚的灰色层代表电介质，上下两层棕色条代表铜，顶部和底部的绿色细条代表阻焊层。

由于其顶面和底面相等，两层 PCB 允许更多的布线。两层 PCB 的优势包括：
• 设计灵活性使其适用于各种设备
• 密集电路使其适用于各种现代应用
• 结构成本低，便于大批量生产
• 设计简单，便于全球制造商理解
• 体积小，便于安装各种设备

两层 PCB 适用于各种简单和更复杂的电子设备。包含两层 PCB 的大规模制造设备的示例包括：
• HVAC 装置 - 各种品牌的住宅供暖和制冷系统都包含双层印刷电路板。
• 放大器 -两层 PCB 配备了众多音乐家使用的放大单元。
• 打印机 - 各种计算机外围设备都依赖于两层 PCB。

两层PCB也已用于控制继电器、电源、LED照明、线路电抗器、测试设备和自动售货机。

四层 PCB

与单层或两层 PCB 相比，四层板由一组更复杂的层组成。单层和双层 PCB 都包含单排介电材料，而四层 PCB 则包含多个。与所有多层印刷电路板一样，四层 PCB 在顶部和底部阻焊层之间包括几层导电材料和铜。

四层 PCB 叠层由以下几层组成：
• 四个导电铜条
• 三个内部介电层 - 两个预浸料和一个核心
• 顶部的双介电阻焊层和底部

在 4 层 PCB 设计中，4 条铜带在内部被 3 层内部电介质分开，并通过阻焊层在顶部和底部进行密封。通常，4 层 PCB 设计规则用 9 个条带和 3 种颜色来说明 - 棕色用于铜，灰色用于核心和半固化片，绿色用于阻焊层。

尽管四层 PCB 设计的常见图示似乎表明预浸料层和核心层由相同的材料组成，但前者并未完全固化，因此比核心更柔软。在制造过程中，对四层叠层施加热量和压力，使预浸料和芯材熔化并将各层粘合在一起。

四层 PCB 在许多方面都对制造商有利，因为这些和其他多层印刷电路板具有以下优点：
• 耐用性 - 四层 PCB 比一层和两层板更坚固。
• 紧凑的尺寸 - 四层 PCB 的小型设计可以适合各种设备。
• 灵活性 - 四层 PCB 可以在多种类型的电子设备中工作，包括简单和复杂的。
• 安全 - 通过正确对齐电源层和接地层，四层 PCB 可屏蔽电磁干扰。
• 重量轻 - 配备四层 PCB 的设备对内部布线的需求较少，因此通常较重少。

尽管多层板的生产需要更多的专业知识，但任何额外的四层 PCB 成本都可以通过四层可以机械支持的更高价值产品获得十倍的回报。具有四层 PCB 的一些最重要的现代设备包括：
• 卫星系统 - 多级 PCB 已配备在轨道上的卫星，使全球范围内的通信成为可能。
• 手持设备- 手机和平板电脑通常配备四层 PCB。
• 太空探测设备 - 多层印刷电路板为太空探索设备提供动力，使我们能够看到遥远的银河系。

四层 PCB 在 X 射线设备、文件服务器、原子加速器、CAT 扫描技术和核探测系统中也很常见。与单层和两层 PCB 相比，四层电路板对存在串扰问题的工艺也有好处。

六层 PCB

六层 PCB 是电路板技术真正开始进入当今电子产品更先进方面的地方。借助六层 PCB，制造商可以为一系列商业科技产品、医疗保健设备和工业机械提供动力。

六层 PCB 叠层类似于四层，但有两个额外的铜层和两行额外的介电材料。在六层叠层中，第二和第四个介质行被标记为“核心”，第一、第三和第五个是预浸料。六排导电铜排中，第二排和第五排为平面，其余为信号排。

自开发以来，6 层 PCB 一直是电子行业的福音。凭借其对单层和双层板的巨大技术优势，它们使制造商能够将大量创新设备推向公众面前。六层 PCB 的一些主要优势包括：
• 强度 - 六层 PCB 比其更薄层的前辈更厚，因此更坚固。
• 紧凑 - 这种厚度的电路板有六层具有更大的技术能力，因此可以消耗更少的宽度。
• 高容量 - 六层或更多层的 PCB 为电子设备提供最佳功率，并大大降低串扰和电磁干扰的可能性。

在过去的二十年里，六层或更多的多层印刷电路板使计算机技术得到了突飞猛进的发展。此级别的 PCB 具有以下电子产品的先进性：
• 计算机 - 6 层 PCB 帮助推动了个人计算机的快速发展，个人计算机变得更加紧凑、轻便和速度更快。
• 数据存储 -六层 PCB 的高容量使数据存储设备在过去十年中变得越来越丰富。
• 火灾报警系统 - 使用 6 层或更多的电路板，报警系统在检测真正的危险方面变得越来越精确它出现的那一刻。

六层PCB也被用于手机传输、光纤接收器、心脏监视器、工业控制和GPS技术。

复杂的多层 PCB

随着多层印刷电路板的层数增加到超过 4 层和 6 层，更多的导电铜层和介电材料层被添加到叠层中。

例如，一个八层 PCB 包含四个平面和四个信号铜层 - 总共八个 - 由七行电介质材料连接在一起。八层叠层在顶部和底部用电介质阻焊层密封。基本上，八层 PCB 叠层很像六层，但增加了一对铜和预浸料柱。

10 层 PCB 的趋势仍在继续，它增加了两层铜，总共有六个信号层和四个平面铜层 - 总共 10 个。在 10 层 PCB 叠层中粘合铜的是九列介电材料 - 五列预浸料和四芯。十层 PCB 堆栈与所有其他堆栈一样采用顶部和底部的介电阻焊层进行密封。

当您到达 12 层 PCB 叠层时，您的电路板有 4 个平面和 8 个信号导电层，由 6 个信号和 5 个电介质材料芯柱粘合。 12 层 PCB 叠层采用电介质阻焊层密封。一般来说，多层 PCB 插图用以下颜色描绘层和键合材料 - 棕色表示信号/平面铜，灰色表示预浸料/核心介电材料，绿色表示顶部/底部阻焊层。

8 层、10 层和 12 层品种的多层 PCB 有利于众多高科技设备和计算机系统。近几十年来，多层印刷电路板的发展带动了计算机技术的飞速发展——从过去的千赫系统到今天的千赫系统。

得益于当今日益复杂的多层 PCB 的快速发展，商业、工业、医疗、政府、航空航天等一系列领域的机器和设备在速度、容量、紧凑性和易用性方面不断增长。

层分布

考虑印刷电路板的最简单方法是想象像千层面一样的层，其中导电和介电材料在阻焊层内结合在一起。例如，四层板通常由均匀间隔的层组成，平面位于中心。虽然这可以使电路板看起来对称，但在电磁兼容性方面不一定具有最理想的效果。

另一种可能产生不良影响的布置是将中间的两个平面紧密配对，而信号层和平面将大电介质夹在中间。尽管这种布置确实允许在平面间存储电荷，但它可能会导致不希望的信号传输和电磁效应。由于这些原因，当今 PCB 领域的专家通常会选择至少四层的电路板，而不是两层。

为了提高四层板的电磁兼容性，平面和信号层应尽可能紧密地间隔在一起。此外，接地层和电源之间的核心应该很大。这种安排将减少走线之间不良信号传输的可能性，并将电路和电流之间的对立保持在可接受的水平。

电路和电流之间的理想阻抗范围在 50 到 60 欧姆之间。请记住，当阻抗较低时，汲取的电流会出现尖峰，这是一种不良影响。高阻抗会产生更多的电磁干扰，使电路板更容易受到外来干扰。

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