多層 PCB の登場

歴史的に、プリント回路基板は主に単層構造または二層構造によって特徴付けられており、信号劣化や電磁干渉 (EMI) により高周波アプリケーションへの適合性に制約が課されていました。それにもかかわらず、多層プリント回路基板の導入により、信号の完全性、電磁干渉 (EMI) の軽減、および全体的なパフォーマンスが著しく向上しました。

多層 PCB (図 1) は、絶縁基板によって分離された多数の導電層で構成されています。この設計により、洗練された方法での信号と電源プレーンの伝送が可能になります。

多層プリント回路基板 (PCB) は、一般に誘電体層として知られる絶縁材料によって分離された 3 つ以上の導電層の存在によって、単層または二層の対応物と区別されます。これらの層の相互接続は、別個の層間の通信を容易にする極小の導電性通路であるビアによって容易に行われます。多層 PCB の複雑な設計により、コンポーネントと複雑な回路の集中化が可能になり、最先端のテクノロジーに不可欠なものとなっています。

多層 PCB は通常、フレキシブルな PCB 構造内で複数の層を実現するという固有の課題により、高度な剛性を示します。層間の電気接続は、ブラインド ビアや埋め込みビアなど、数種類のビア (図 2) を利用して確立されます。

この構成では、プリント基板 (PCB) と外部環境との間の接続を確立するために、表面に 2 つの層を配置する必要があります。一般に、プリント基板 (PCB) の層の密度は均一です。これは主に、奇数が歪みなどの問題の影響を受けやすいためです。

層の数は通常、特定の用途に応じて異なりますが、通常は 4 ～ 12 層の範囲内になります。
通常、ほとんどのアプリケーションでは、最小 4 層、最大 8 層が必要です。対照的に、スマートフォンなどのアプリでは、合計 12 のレイヤーが主に採用されています。

主な用途

多層 PCB は、次のような幅広い電子アプリケーションで使用されています (図 3)。

●多層PCBがスマートフォン、タブレット、ゲーム機、ウェアラブルデバイスなどの幅広い製品に必要な電力と信号を提供する基本的な役割を果たす民生用電子機器。私たちが日常的に使用している洗練されたポータブル電子機器は、そのコンパクトな設計と高いコンポーネント密度に起因しています。

●電気通信分野では、多層PCBの利用により、ネットワーク上の音声、データ、ビデオ信号のスムーズな伝送が容易になり、信頼性の高い効果的な通信が保証されます。

●産業用制御システムは、複雑な制御システム、監視メカニズム、および自動化手順を効果的に管理できるため、多層プリント基板 (PCB) に大きく依存しています。機械制御パネル、ロボット工学、産業オートメーションは、基本的なサポート システムとしてこれらを利用しています。

●多層PCBは、精度、信頼性、コンパクト性を確保するために重要であるため、医療機器にも関連しています。診断機器、患者監視システム、救命医療機器は、その重要な役割によって大きな影響を受けます。

利点と利点

多層 PCB は、高周波アプリケーションにおいて次のようないくつかの利点と利点を提供します。

●信号の完全性の強化：多層PCBにより、制御されたインピーダンスルーティングが容易になり、信号の歪みを最小限に抑え、高周波信号の信頼性の高い伝送を保証します。多層プリント基板の信号干渉が少ないため、パフォーマンス、速度、信頼性が向上します。

●EMIの低減：専用のグランドプレーンと電源プレーンを利用することで、多層PCBがEMIを効果的に抑制し、システムの信頼性を向上させ、隣接する回路との干渉を最小限に抑えます。

●コンパクト設計：多層PCBにより、より多くのコンポーネントと複雑な配線スキームに対応できるため、モバイル機器や航空宇宙システムなどのスペースに制約のあるアプリケーションにとって重要なコンパクト設計が可能になります。

●改善された熱管理：多層PCBは、サーマルビアと戦略的に配置された銅層の統合により効率的な熱放散を実現し、高出力コンポーネントの信頼性と寿命を向上させます。

●設計の柔軟性：多層PCBの多用途性により設計の柔軟性が向上し、エンジニアはインピーダンスマッチング、信号伝播遅延、電力配分などの性能パラメータを最適化できます。