Электрониканың үнемі өзгеріп отыратын саласында кеңейтілген функционалдығы жоғары өнімді құрылғыларға қажеттілік артып келеді. Баспа схемасы (ПХБ) технологиясына деген қажеттілік, әсіресе жоғары жиілікті қолданбалар саласында айтарлықтай прогреске әкелді. Көп қабатты ПХД дизайнын пайдалану осы қолданбалардың қатаң талаптарын қанағаттандыру үшін шешуші шешім болды.

Көп қабатты ПХД пайда болуы

Тарихи түрде баспа платалары, ең алдымен, сигналдың нашарлауы және электромагниттік кедергі (EMI) салдарынан жоғары жиілікті қолданбаларға жарамдылығына шектеулер қойған бір немесе екі қабатты құрылымымен сипатталды. Дегенмен, көп қабатты баспа схемаларын енгізу сигнал тұтастығында, электромагниттік кедергілерді (EMI) азайту және жалпы өнімділікте айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізді.
Көп қабатты баспа платалары (ПХД) бір немесе екі қабатты аналогтарынан оқшаулағыш материалмен бөлінген үш немесе одан да көп өткізгіш қабаттардың болуымен ерекшеленеді, әдетте диэлектрлік қабаттар деп аталады. Бұл қабаттардың өзара байланысы әртүрлі қабаттар арасындағы байланысты жеңілдететін шағын өткізгіш өтпелі жолдар болып табылатын веноздар арқылы жеңілдетіледі. Көпқабатты ПХД күрделі дизайны құрамдас бөліктердің және күрделі схемалардың көбірек шоғырлануына мүмкіндік береді, бұл оларды заманауи технология үшін маңызды етеді.
Көпқабатты ПХД әдетте икемді ПХД құрылымында бірнеше қабаттарға қол жеткізуге тән қиындықтарға байланысты қаттылықтың жоғары дәрежесін көрсетеді. Қабаттар арасындағы электрлік қосылымдар соқыр және көмілген жолдарды қоса, бірнеше түрдегі жолдарды пайдалану арқылы орнатылады.
Конфигурация баспа схемасы (ПХБ) мен сыртқы орта арасында байланыс орнату үшін бетіне екі қабатты орналастыруды талап етеді. Жалпы алғанда, баспа схемаларындағы (ПХД) қабаттардың тығыздығы біркелкі. Бұл, ең алдымен, тақ сандардың деформация сияқты мәселелерге бейімділігіне байланысты.
Қабаттар саны әдетте төрттен он екі қабатқа дейінгі диапазонға түсетін нақты қолданбаға байланысты өзгереді.
Әдетте, қолданбалардың көпшілігі үшін кемінде төрт және ең көбі сегіз қабат қажет. Керісінше, смартфондар сияқты қолданбалар негізінен он екі қабатты пайдаланады.

Негізгі қолданбалар

Көп қабатты ПХД электрондық қосымшалардың кең ауқымында қолданылады, соның ішінде:
●Тұтынушылық электроника, мұнда көп қабатты ПХД смартфондар, планшеттер, ойын консольдері және киілетін құрылғылар сияқты өнімдердің кең ауқымы үшін қажетті қуат пен сигналдарды қамтамасыз ететін негізгі рөл атқарады. Біз күнделікті тәуелді болатын тегіс және портативті электроника олардың ықшам дизайны мен жоғары құрамдас тығыздығына байланысты.
●Телекоммуникация саласында көп қабатты ПХД қолдану желілер арқылы дауысты, деректерді және бейне сигналдарды біркелкі тасымалдауды жеңілдетеді, осылайша сенімді және тиімді байланысқа кепілдік береді.
●Өнеркәсіптік басқару жүйелері күрделі басқару жүйелерін, бақылау механизмдерін және автоматтандыру процедураларын тиімді басқару мүмкіндігіне байланысты көп қабатты баспа схемаларына (ПХД) тәуелді. Машиналарды басқару панельдері, робототехника және өнеркәсіптік автоматика олардың негізгі қолдау жүйесі ретінде оларға сүйенеді
●Көпқабатты ПХД медициналық құрылғыларға да қатысты, өйткені олар дәлдікті, сенімділікті және жинақылықты қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Диагностикалық жабдықтар, пациенттерді бақылау жүйелері және өмірді сақтайтын медициналық құрылғылар олардың маңызды рөліне айтарлықтай әсер етеді.

Артықшылықтары мен артықшылықтары

Көп қабатты ПХД жоғары жиілікті қолданбаларда бірнеше артықшылықтар мен артықшылықтарды қамтамасыз етеді, соның ішінде:
●Жақсартылған сигнал тұтастығы: көп қабатты ПХД басқарылатын кедергіні бағыттауды жеңілдетеді, сигналдың бұрмалануын азайтады және жоғары жиілікті сигналдардың сенімді берілуін қамтамасыз етеді. Көпқабатты баспа платаларының сигналдық кедергілерінің аз болуы өнімділікті, жылдамдықты және сенімділікті арттырады.
●Төмендетілген EMI: Арнайы жер және қуат ұшақтарын пайдалану арқылы көп қабатты ПХД EMI-ны тиімді түрде басады, осылайша жүйе сенімділігін арттырады және көрші тізбектермен кедергілерді азайтады.
●Ықшам дизайн: Көбірек құрамдас бөліктерді және күрделі маршруттау схемаларын орналастыру мүмкіндігімен көп қабатты ПХД мобильді құрылғылар мен аэроғарыштық жүйелер сияқты кеңістікте шектеулі қолданбалар үшін өте маңызды ықшам дизайнға мүмкіндік береді.
●Жақсартылған жылуды басқару: көп қабатты ПХД термиялық өткізгіштер мен стратегиялық түрде орналастырылған мыс қабаттарын біріктіру арқылы тиімді жылу диссипациясын ұсынады, бұл жоғары қуатты құрамдастардың сенімділігі мен қызмет ету мерзімін арттырады.
●Дизайн икемділігі: Көпқабатты ПХД әмбебаптығы дизайн икемділігін арттыруға мүмкіндік береді, бұл инженерлерге кедергілерді сәйкестендіру, сигналдың таралу кешігуі және қуатты бөлу сияқты өнімділік параметрлерін оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Кемшіліктері

Көпқабатты баспа схемаларымен байланысты негізгі кемшіліктердің бірі өндіріс процесінің барлық кезеңдерінде бір және екі қабатты ПХД-мен салыстырғанда олардың жоғары құны болып табылады. Жоғары құн негізінен оларды өндіруге қажетті арнайы жабдықпен байланысты.
Өндіріс те күрделірек, өйткені көп қабатты ПХД өндірісі басқа ПХД түрлерімен салыстырғанда едәуір ұзағырақ жобалау кезеңін және мұқият өндіріс әдістерін қажет етеді. Өндірістің күрделілігі: Көпқабатты ПХД өндірісі күрделі өндірістік процестерді, соның ішінде қабаттарды дәл теңестіруді, бақыланатын кедергіні бағыттауды және сапаны бақылаудың қатаң шараларын талап етеді, бұл өндіріс шығындарының жоғарылауына және ұзақ жеткізу уақытына әкеледі.
Көп қабатты ПХД мұқият алдын ала жобалауды қажет етеді, сондықтан оны әзірлеу үшін білікті инженерлер қажет. Әрбір тақтайшаны өндіру көп уақытты қажет етеді, бұл еңбек шығындарының артуына әкеледі. Бұған қоса, бұл тапсырысты орналастыру мен өнімді алу арасындағы ұзартылған уақыт аралықтарына әкелуі мүмкін, бұл кейбір жағдайларда қиындық тудыруы мүмкін.
Дегенмен, бұл алаңдаушылықтар көп қабатты баспа схемаларының (ПХД) тиімділігін төмендетпейді. Көпқабатты ПХД көбінесе бір қабатты ПХД-ға қарағанда қымбатырақ болса да, олар баспа платасының осы нақты формасымен салыстырғанда көптеген артықшылықтарды ұсынады.
Электрондық құрылғылардың көлемі кішірейіп, қуат тығыздығының артуы жалғасып жатқанда, жылуды тиімді басқару көп қабатты ПХД үшін маңызды болып табылады, бұл термиялық ыстық нүктелерді азайту және оңтайлы өнімділікті қамтамасыз ету үшін инновациялық шешімдерді қажет етеді. Сонымен қатар, көп деңгейлі ПХД конструкцияларының өнімділігін растау салалық стандарттар мен спецификацияларға сәйкестікті қамтамасыз ету үшін модельдеу, прототиптеу және сәйкестік сынағы сияқты кешенді тестілеу әдістерін қажет етеді.

Көпқабатты ПХД дизайны бойынша кеңестер

Жоғары жиілікті қолданбалар үшін көп қабатты баспа схемасын (ПХД) жасағанда, әдетте бірнеше пайдалы ұсыныстар пайдалы болады.
Көпқабатты ПХД дизайнындағы мәселелерді жеңілдету үшін негізгі екпін аймағы әдетте жинақтың айналасында айналады. Қабатты жинақтау туралы пайымдаулар жасағанда, функционалдылық, өндіру және орналастыру сияқты факторларды ескеру маңызды.
Тақтаның өлшемдерін оңтайландырудан бастаңыз, себебі бұл басқа сипаттамаларға қатысты шешімдерге әсер етеді. Тақтаның идеалды өлшемін анықтау кезінде келесі факторларды ескеріңіз:
●Тақтада орналасатын құрамдастардың саны
●Осы құрамдастардың өлшемі
●Тақта қайда орнатылады
●Өндіруші серіктестің аралық, саңылаулар және бұрғылау саңылаулары үшін рұқсаттары
Қабаттардың саны шешілгеннен кейін, соқыр, саңылау арқылы, көмілген немесе төсеніште өтетін жолдарды таңдау орындалады. Бұл аспект өндірістің күрделілігіне, демек, ПХД сапасына әсер етеді.
Көпқабатты ПХД жобалау бөлімінде ПХД жобалау бағдарламалық құралы жобалау процесінің маңызды бөлігі болып табылады. Ол дизайнерлерге желілік тізімнен ПХД механикалық және сым қосылымының құрылымын жасауға және осы қосылым құрылымын көпқабаттарға орналастыруға және компьютерлік дизайн файлдарын жасауға көмектеседі. Бұл CAD ПХД өндірісінде өте маңызды. Көпқабатты ПХД жобалау үшін пайдалануға болатын бірнеше ПХД жобалау бағдарламалық құралының опциялары бар. Дегенмен, кейбіреулері басқаларға қарағанда кеңірек қолданылады, әсіресе олардың қарапайым интерфейсі және басқа себептермен қатар.
Мақсаты өндірісті жеңілдететін өнім бөліктері мен компоненттерін жасау болып табылатын DFM де қарастырылуы керек. Мақсаты – аз шығынмен жоғары сапалы өнім алу. Демек, ол өнімнің дизайнын оңтайландыруды, жақсартуды және жетілдіруді талап етеді. DFM құралдарды дайындауды бастамас бұрын уақтылы жүргізілуі керек. DFM-ге барлық мүдделі тараптарды тарту өте маңызды. Бірнеше мүдделі тараптардың, соның ішінде дизайнерлердің, инженерлердің, келісімшарт өндірушілердің, материал жеткізушілерінің және қалып жасаушылардың қатысуы өте маңызды. Осылайша, дизайндағы ықтимал мәселелерді азайтуға болады.

Өндірістік қабілеттілік

Жоғары жиілікті қолданбаларға арналған көп қабатты ПХД өндіру бірнеше негізгі қадамдарды қамтиды:
●Дизайн және орналасу: Инженерлер сигналдың тұтастығы, жылуды басқару және EMI ​​әсерін азайту сияқты факторларды ескере отырып, орналасуды жасау үшін арнайы PCB жобалау бағдарламалық құралын пайдаланады.
●Материалды таңдау: сигналдың жоғалуын барынша азайту және жоғары жиілікті өнімділікті сақтау үшін төмен диэлектрлік тұрақты және жоғалту тангенсі бар жоғары сапалы материалдар таңдалады.
●Қабатты жинақтауды жоспарлау: Қабатты жинақтау сигнал жиілігі, тақта қалыңдығы және мыс қалыңдығы сияқты факторларды ескере отырып, сигналды бағыттауды, кедергілерді сәйкестендіруді және жылу шығынын оңтайландыру үшін мұқият жоспарланған.
●Өндіріс және құрастыру: Лазерлік бұрғылау, дәйекті ламинация және бақыланатын кедергілерді өңдеу сияқты жетілдірілген өндіру әдістері дәлдік пен сенімділікпен көп қабатты ПХД өндіру үшін қолданылады.
●Тестілеу және сапаны қамтамасыз ету: Сигнал тұтастығын талдауды, кедергі өлшемдерін, термиялық бейнелеуді және EMI ​​сынауын қамтитын қатаң сынақ процедуралары көп қабатты ПХД өнімділігін, сенімділігін және салалық стандарттар мен техникалық сипаттамаларға сәйкестігін қамтамасыз ету үшін жүргізіледі.

Қорытынды

Көпқабатты ПХД дизайнының эволюциясы жоғары жиілікті электроника саласын өзгертіп, өнімділігі, сенімділігі және функционалдығы жақсартылған күрделі құрылғыларды жасауға мүмкіндік берді. Сигналдың тұтастығындағы, өндірістің күрделілігіндегі және жылуды басқарудағы қиындықтарға қарамастан, көп қабатты ПХД артықшылықтары қиындықтардан әлдеқайда асып түседі, бұл оларды телекоммуникация, аэроғарыш, автомобиль және медициналық электрониканы қоса алғанда, жоғары жиілікті қолданбалардың кең ауқымында таптырмас етеді. Материалдардағы, жасау техникасындағы және дизайн әдістемелеріндегі үздіксіз жетістіктермен көп қабатты ПХД-лар алдағы жылдар бойы жоғары жиілікті электроникада инновацияларды жалғастыруға дайын.