Behovet for højtydende enheder med udvidet funktionalitet øges i det stadigt skiftende felt inden for elektronik. Behovet for print Circuit Board (PCB) -teknologi har resulteret i bemærkelsesværdige fremskridt, især inden for domænet med højfrekvente applikationer. Udnyttelsen af ​​flerlags PCB-design er blevet en afgørende løsning for at opfylde de strenge krav fra disse applikationer.

Fremkomsten af ​​flerlags PCB'er

Historisk set blev trykt kredsløb primært kendetegnet ved deres enkelt- eller dobbeltlagsstruktur, som pålagde begrænsninger for deres egnethed til højfrekvente applikationer på grund af signalforringelse og elektromagnetisk interferens (EMI). Ikke desto mindre har introduktionen af ​​flerlags trykt kredsløb resulteret i bemærkelsesværdige fremskridt inden for signalintegritet, elektromagnetisk interferens (EMI) afbødning og den samlede ydeevne.
Multi-lags trykte kredsløbskort (PCB) adskilles fra deres enkelt- eller dobbeltlags kolleger ved tilstedeværelsen af ​​tre eller flere ledende lag, der er adskilt af isolerende materiale, almindeligt kendt som dielektriske lag. Sammenkoblingen af ​​disse lag letter af vias, som er minuscule ledende passager, der letter kommunikationen mellem forskellige lag. Det komplicerede design af flerlags PCB'er muliggør en større koncentration af komponenter og indviklede kredsløb, hvilket gør dem essentielle for avanceret teknologi.
Multilags PCB'er udviser typisk en høj grad af stivhed på grund af den iboende udfordring ved at opnå flere lag inden for en fleksibel PCB -struktur. Elektriske forbindelser mellem lag etableres ved anvendelse af flere typer vias, herunder blinde og begravede vias.
Konfigurationen indebærer placering af to lag på overfladen for at etablere en forbindelse mellem det trykte kredsløbskort (PCB) og det ydre miljø. Generelt er densiteten af ​​lag i trykte kredsløbskort (PCB) jævn. Dette skyldes primært modtageligheden af ​​ulige tal for spørgsmål såsom fordrejning.
Antallet af lag varierer typisk afhængigt af den specifikke anvendelse, der typisk falder inden for området fire til tolv lag.
Typisk kræver størstedelen af ​​applikationer mindst fire og maksimalt otte lag. I modsætning hertil anvender apps som smartphones overvejende i alt tolv lag.

Hovedapplikationer

Multi-lag PCB'er bruges i en lang række elektroniske applikationer, herunder:
● Forbrugerelektronik, hvor flerlags PCB'er spiller en grundlæggende rolle, der giver den nødvendige strøm og signaler til en lang række produkter såsom smartphones, tablets, spilkonsoller og bærbare enheder. Den slanke og bærbare elektronik, som vi er afhængige af dagligt, tilskrives deres kompakte design og høj komponentdensitet
● Inden for telekommunikation letter anvendelsen af ​​flerlags PCB
● Industrielle kontrolsystemer afhænger stærkt af flerlagstrykte kredsløbskort (PCB) på grund af deres kapacitet til effektivt at håndtere indviklede kontrolsystemer, overvågningsmekanismer og automatiseringsprocedurer. Maskinkontrolpaneler, robotik og industriel automatisering er afhængige af dem som deres grundlæggende supportsystem
● PCB med flere lag er også relevante for medicinsk udstyr, da de er afgørende for at sikre præcision, pålidelighed og kompakthed. Diagnostisk udstyr, patientovervågningssystemer og livreddende medicinsk udstyr påvirkes væsentligt af deres vigtige rolle.

Fordele og fordele

Multi-lag PCB'er giver flere fordele og fordele i højfrekvente applikationer, herunder:
● Forbedret signalintegritet: flerlags PCB'er letter kontrolleret impedansrouting, minimerer signalforvrængning og sikrer pålidelig transmission af højfrekvente signaler. Den nedre signalinterferens af flerlags trykte kredsløbskort resulterer i forbedret ydelse, hastighed og pålidelighed
● Reduceret EMI: Ved at anvende dedikerede jord- og kraftfly undertrykker flerlags PCB effektivt EMI, hvilket forbedrer systemets pålidelighed og minimerer interferensen med nabokredsløb
● Kompakt design: Med muligheden for at rumme flere komponenter og komplekse routingordninger muliggør flerlags PCB'er kompakte design, afgørende for rumbegrænsede applikationer såsom mobile enheder og rumfartssystemer.
● Forbedret termisk styring: Flerlags PCB tilbyder effektiv varmeafledning gennem integrationen af ​​termiske vias og strategisk placerede kobberlag, hvilket forbedrer pålideligheden og levetiden for højeffektkomponenter.
● Designfleksibilitet: Alsidigheden af ​​flerlags PCB giver mulighed for større designfleksibilitet, hvilket gør det muligt for ingeniører at optimere ydelsesparametre såsom impedans matching, signalformeringsforsinkelse og strømfordeling.

Ulemper

En af de vigtigste ulemper, der er forbundet med flerlagstrykte kredsløbskort, er deres højere omkostninger sammenlignet med enkelt- og dobbeltlags-PCB'er i alle faser af fremstillingsprocessen. De højere omkostninger er hovedsageligt forbundet med det specialiserede udstyr, der kræves til deres produktion.
Fremstilling er også mere kompleks, da produktionen af ​​flerlags PCB'er nødvendiggør en markant længere designperiode og omhyggelig produktionsmetoder sammenlignet med andre typer PCB'er. Fremstilling af kompleksitet: Fremstilling af flerlags PCB kræver sofistikerede fremstillingsprocesser, herunder præcis lagjustering, kontrolleret impedansruting og strenge kvalitetskontrolforanstaltninger, hvilket fører til øgede produktionsomkostninger og længere ledetider.
Multilags PCB'er kræver grundig grundig før-design, og derfor er der behov for dygtige ingeniører til dens udvikling. Produktionen af ​​hvert bestyrelse nødvendiggør en betydelig mængde tid, hvilket fører til øgede arbejdsudgifter. Derudover kan det resultere i forlængede tidsintervaller mellem placeringen af ​​en ordre og modtagelsen af ​​produktet, hvilket kan være en udfordring i nogle situationer.
Ikke desto mindre undergraver disse bekymringer ikke effektiviteten af ​​flerlagstrykte kredsløbskort (PCB). Selvom flerlags PCB'er ofte er dyrere end enkeltlags PCB'er, tilbyder de adskillige fordele sammenlignet med denne særlige form for trykt kredsløbskort.
Da elektroniske enheder fortsætter med at krympe i størrelse og stigning i effekttæthed, bliver effektiv termisk styring kritisk i flerlags PCB, hvilket kræver innovative løsninger for at afbøde termiske hotspots og sikre optimal ydelse. Derudover kræver validering af ydelsen af ​​flerlags PCB-design omfattende testmetodologier, herunder simulering, prototype og overholdelsestest, for at sikre overholdelse af industristandarder og specifikationer.

Multilags PCB -designtips

Når man opretter et flerlags trykt kredsløbskort (PCB) til højfrekvente applikationer, er flere nyttige forslag normalt nyttige.
For at afbøde problemerne i flerlags PCB -design drejer det primære vægtområde typisk omkring stackup. Når man træffer afgørelser om lagstackup, er det vigtigt at tage hensyn til faktorer som funktionalitet, fremstilling og implementering.
Begynd med at optimere bestyrelsens dimensioner, da dette vil have indflydelse på beslutninger vedrørende andre egenskaber. Når du bestemmer den ideelle kortstørrelse, skal du tage højde for følgende faktorer:
● Antallet af komponenter, der skal huse i brættet
● størrelsen på disse komponenter
● Hvor bestyrelsen vil blive installeret
● Fremstillingspartnerens kvoter til afstand, afstand og borehuller
Når antallet af lag er besluttet, udføres valg af vias, hvad enten det er blindt, gennem hul, begravet eller via in pad. Dette aspekt påvirker produktionskompleksiteten og dermed PCB -kvalitet.
I afsnittet Multilags PCB -design er PCB -designsoftware en væsentlig del af designprocessen. Det hjælper designere med at generere strukturen af ​​PCB's mekaniske og ledningsforbindelse fra netlisten og til at placere denne forbindelsesstruktur på flerlag og til at generere computerstøttede designfiler. Denne CAD er vigtig for at fremstille PCB. Der er flere PCB -designsoftwareindstillinger, som du kan bruge til at designe din flerlags PCB. Nogle få bruges imidlertid mere vidtgående end andre, især på grund af deres enklere grænseflade, blandt andre grunde.
DFM, hvis mål er at skabe produktdele og komponenter, der letter fremstillingen, skal også overvejes. Målet er at nå produkter af høj kvalitet til reducerede udgifter. Derfor indebærer det strømlining, forbedring og perfektionering af produktets design. DFM skal udføres på en rettidig måde, inden det påbegyndes værktøj. Det er bydende nødvendigt at involvere alle interessenter i DFM. Inddragelsen af ​​flere interessenter, herunder designere, ingeniører, kontraktproducenter, materialeleverandører og skimmelbyggere, er afgørende. Ved at gøre det kan mulige problemer med designet afbødes.

Fremstillingsevne

Fremstilling af flerlags PCB til højfrekvente applikationer involverer flere centrale trin:
● Design og layout: Ingeniører bruger specialiseret PCB -designsoftware til at skabe layoutet i betragtning af faktorer som signalintegritet, termisk styring og EMI -afbødning.
● Materialeudvælgelse: Materialer af høj kvalitet med lav dielektrisk konstant og tabstangent vælges for at minimere signaltab og opretholde højfrekvente ydeevne.
● Lagstackup -planlægning: Lagstackup er omhyggeligt planlagt til at optimere signalruting, impedans matching og termisk dissipation, i betragtning af faktorer såsom signalfrekvens, brættykkelse og kobbertykkelse.
● Fremstilling og montering: Avancerede fabrikationsteknikker såsom laserboring, sekventiel laminering og kontrolleret impedans ætsning anvendes til fremstilling af flerlags PCB med præcision og pålidelighed.
● Test og kvalitetssikring: strenge testprocedurer, herunder signalintegritetsanalyse, impedansmålinger, termisk billeddannelse og EMI-test, udføres for at sikre ydeevne, pålidelighed og overholdelse af flerlags PCB med industristandarder og specifikationer.

Konklusion

Udviklingen af ​​flerlags PCB-design har revolutioneret området med højfrekvent elektronik, hvilket muliggør udvikling af sofistikerede enheder med forbedret ydelse, pålidelighed og funktionalitet. På trods af udfordringer inden for signalintegritet, fremstilling af kompleksitet og termisk styring opvejer fordelene ved flerlags PCB langt udfordringerne, hvilket gør dem uundværlige i en lang række højfrekvente applikationer, herunder telekommunikation, rumfart, bil og medicinsk elektronik. Med løbende fremskridt inden for materialer, fremstillingsteknikker og designmetodologier er flerlags PCB klar til at fortsætte med at drive innovation inden for højfrekvent elektronik i de kommende år.