Η έλευση των πολλαπλών επιπέδων PCB

Ιστορικά, οι τυπωμένες πλακέτες κυκλώματος χαρακτηρίστηκαν κυρίως από την ενιαία ή διπλή δομή τους, η οποία επέβαλε περιορισμούς στην καταλληλότητά τους για εφαρμογές υψηλής συχνότητας λόγω της επιδείνωσης του σήματος και της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής (EMI). Παρ 'όλα αυτά, η εισαγωγή πολυεπίπεδων τυπωμένων κυκλωμάτων έχει οδηγήσει σε αξιοσημείωτες εξελίξεις στην ακεραιότητα του σήματος, τον μετριασμό των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI) και τη συνολική απόδοση.

Τα PCB πολλαπλών στρωμάτων (Σχήμα 1) αποτελούνται από πολυάριθμα αγώγιμα στρώματα που διαχωρίζονται από μονωτικά υποστρώματα. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει τη μετάδοση σημάτων και αεροπλάνων ισχύος με εκλεπτυσμένο τρόπο.

Οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών επιπέδων (PCBs) διακρίνονται από τα αντίστοιχα μεμονωμένα ή διπλά στρώματα με την παρουσία τριών ή περισσότερων αγώγιμων στρωμάτων που διαχωρίζονται από μονωτικό υλικό, κοινώς γνωστό ως διηλεκτρικά στρώματα. Η διασύνδεση αυτών των στρωμάτων διευκολύνεται από τα VIAs, τα οποία είναι μικροσκοπικά αγώγιμα διαβάσεις που διευκολύνουν την επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών στρωμάτων. Ο περίπλοκος σχεδιασμός των πολλαπλών επιπέδων PCB επιτρέπει μεγαλύτερη συγκέντρωση εξαρτημάτων και περίπλοκου κυκλώματος, καθιστώντας τα απαραίτητα για την τεχνολογία τελευταίας τεχνολογίας.

Τα πολυστρωματικά PCB συνήθως παρουσιάζουν υψηλό βαθμό ακαμψίας λόγω της εγγενούς πρόκλησης της επίτευξης πολλαπλών στρωμάτων μέσα σε μια ευέλικτη δομή PCB. Οι ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των στρωμάτων καθορίζονται μέσω της χρήσης διαφόρων τύπων VIAs (Εικόνα 2), συμπεριλαμβανομένων των τυφλών και των θαμμένων VIA.

Η διαμόρφωση συνεπάγεται την τοποθέτηση δύο στρωμάτων στην επιφάνεια για να δημιουργηθεί μια σύνδεση μεταξύ της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Γενικά, η πυκνότητα των στρωμάτων σε πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCBs) είναι ομοιόμορφη. Αυτό οφείλεται κυρίως στην ευαισθησία των περίεργων αριθμών σε θέματα όπως η στρέβλωση.

Ο αριθμός των στρωμάτων ποικίλλει ανάλογα με τη συγκεκριμένη εφαρμογή, που συνήθως πέφτει εντός της περιοχής από τέσσερα έως δώδεκα στρώματα.
Συνήθως, η πλειονότητα των εφαρμογών απαιτεί τουλάχιστον τέσσερα και μέγιστα οκτώ στρώματα. Αντίθετα, εφαρμογές όπως τα smartphones χρησιμοποιούν κυρίως συνολικά δώδεκα στρώματα.

Κύριες εφαρμογές

Οι πολλαπλές στρώσεις PCB χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα ηλεκτρονικών εφαρμογών (Εικόνα 3), συμπεριλαμβανομένων:

● Ηλεκτρονικά καταναλωτή, όπου τα PCB πολλαπλών επιπέδων διαδραματίζουν θεμελιώδη ρόλο που παρέχει την απαραίτητη ισχύ και σήματα για ένα ευρύ φάσμα προϊόντων όπως smartphones, tablet, κονσόλες τυχερών παιχνιδιών και φορητές συσκευές. Τα κομψά και φορητά ηλεκτρονικά που εξαρτώνται καθημερινά αποδίδονται στο συμπαγές σχεδιασμό και την υψηλή πυκνότητα των εξαρτημάτων τους

● Στον τομέα των τηλεπικοινωνιών, η χρήση των πολλαπλών επιπέδων PCB διευκολύνει την ομαλή μετάδοση των σημάτων φωνής, δεδομένων και βίντεο σε δίκτυα, εξασφαλίζοντας έτσι αξιόπιστη και αποτελεσματική επικοινωνία

● Τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τα πίνακες πολλαπλών επιπέδων τυπωμένων κυκλωμάτων (PCBs) λόγω της ικανότητάς τους να διαχειρίζονται αποτελεσματικά τα περίπλοκα συστήματα ελέγχου, τους μηχανισμούς παρακολούθησης και τις διαδικασίες αυτοματισμού. Οι πίνακες ελέγχου μηχανών, η ρομποτική και ο βιομηχανικός αυτοματισμός βασίζονται σε αυτά ως το θεμελιώδες σύστημα υποστήριξης τους

● Τα PCB πολλαπλών επιπέδων είναι επίσης σχετικές με ιατρικές συσκευές, δεδομένου ότι είναι ζωτικής σημασίας για την εξασφάλιση ακρίβειας, αξιοπιστίας και συμπαγούς. Ο διαγνωστικός εξοπλισμός, τα συστήματα παρακολούθησης των ασθενών και οι ιατρικές συσκευές που εξοικονομούν ζωή επηρεάζονται σημαντικά από τον σημαντικό ρόλο τους.

Οφέλη και πλεονεκτήματα

Τα PCB πολλαπλών επιπέδων παρέχουν πολλά οφέλη και πλεονεκτήματα σε εφαρμογές υψηλής συχνότητας, όπως:

● Ενισχυμένη ακεραιότητα σήματος: Τα PCB πολλαπλών στρωμάτων διευκολύνουν τη δρομολόγηση ελεγχόμενης αντίστασης, ελαχιστοποιώντας την παραμόρφωση του σήματος και εξασφαλίζοντας αξιόπιστη μετάδοση σημάτων υψηλής συχνότητας. Η κατώτερη παρεμβολή σήματος των πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών επιπέδων οδηγεί σε βελτιωμένη απόδοση, ταχύτητα και αξιοπιστία

● Μειωμένο EMI: Χρησιμοποιώντας αποκλειστικά επίπεδα εδάφους και ισχύος, τα PCB πολλαπλών στρωμάτων καταστέλλουν αποτελεσματικά το EMI, ενισχύοντας έτσι την αξιοπιστία του συστήματος και ελαχιστοποιώντας τις παρεμβολές στα γειτονικά κυκλώματα

● Compact Design: Με τη δυνατότητα να φιλοξενηθούν περισσότερα εξαρτήματα και σύνθετα συστήματα δρομολόγησης, τα PCB πολλαπλών στρωμάτων επιτρέπουν τα συμπαγή σχέδια, ζωτικής σημασίας για εφαρμογές που περιορίζονται στο χώρο, όπως κινητές συσκευές και συστήματα αεροδιαστημικής.

● Βελτιωμένη θερμική διαχείριση: Τα PCB πολλαπλών στρωμάτων προσφέρουν αποτελεσματική διάχυση θερμότητας μέσω της ενσωμάτωσης των θερμικών βδροποιημένων και των στρατηγικά τοποθετημένων στρώσεων χαλκού, ενισχύοντας την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων υψηλής ισχύος.

● Ευελιξία σχεδιασμού: Η ευελιξία των πολλαπλών στρωμάτων PCB επιτρέπει μεγαλύτερη ευελιξία σχεδιασμού, επιτρέποντας στους μηχανικούς να βελτιστοποιούν τις παραμέτρους απόδοσης, όπως αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης, καθυστέρηση διάδοσης σήματος και κατανομή ισχύος.