Потребата за уреди со високи перформанси со проширена функционалност се зголемува во полето на електрониката која постојано се менува. Потребата за технологија на печатено коло (PCB) резултираше со забележителен напредок, особено во доменот на апликациите со висока фреквенција. Употребата на повеќеслоен дизајн на ПХБ стана клучно решение со цел да се задоволат ригорозните барања на овие апликации.

Појавата на повеќеслојни ПХБ

Историски гледано, плочите со печатени кола првенствено се карактеризирале со нивната еднослојна или двослојна структура, која наметнувала ограничувања на нивната соодветност за апликации со висока фреквенција поради влошување на сигналот и електромагнетни пречки (EMI). Како и да е, воведувањето на повеќеслојни печатени плочки резултираше со забележителен напредок во интегритетот на сигналот, ублажувањето на електромагнетните пречки (EMI) и севкупните перформанси.
Повеќеслојните печатени плочки (PCB) се разликуваат од нивните еднослојни или двослојни колеги по присуството на три или повеќе проводни слоеви кои се одделени со изолационен материјал, попознат како диелектрични слоеви. Меѓусебното поврзување на овие слоеви е олеснето со виси, кои се мали проводни премини кои ја олеснуваат комуникацијата помеѓу различни слоеви. Комплицираниот дизајн на повеќеслојните ПХБ овозможува поголема концентрација на компоненти и сложени кола, што ги прави неопходни за најсовремената технологија.
Повеќеслојните ПХБ обично покажуваат висок степен на ригидност поради вродениот предизвик за постигнување повеќе слоеви во флексибилна структура на ПХБ. Електричните врски помеѓу слоевите се воспоставуваат преку користење на неколку типови на виси, вклучувајќи слепи и закопани виси.
Конфигурацијата подразбира поставување на два слоја на површината за да се воспостави врска помеѓу плочата за печатено коло (PCB) и надворешната средина. Општо земено, густината на слоевите во печатените кола (PCB) е рамномерна. Ова првенствено се должи на подложноста на непарните броеви на прашања како што е искривување.
Бројот на слоеви обично варира во зависност од специфичната апликација, обично спаѓајќи во опсег од четири до дванаесет слоеви.
Вообичаено, поголемиот дел од апликациите бараат минимум четири и максимум осум слоеви. Спротивно на тоа, апликациите како паметните телефони претежно користат вкупно дванаесет слоеви.

Главни апликации

Повеќеслојните ПХБ се користат во широк опсег на електронски апликации, вклучувајќи:
lПотрошувачка електроника, каде што повеќеслојните ПХБ играат фундаментална улога обезбедувајќи ја потребната енергија и сигнали за широк спектар на производи како што се паметни телефони, таблети, конзоли за игри и уреди за носење. Елегантната и пренослива електроника од која зависиме секојдневно се припишува на нивниот компактен дизајн и високата густина на компонентите
lВо областа на телекомуникациите, користењето на повеќеслојните ПХБ го олеснува непречениот пренос на гласовни, податоци и видео сигнали низ мрежите, со што се гарантира доверлива и ефективна комуникација
lИндустриските контролни системи во голема мера зависат од повеќеслојните печатени кола (PCB) поради нивниот капацитет ефикасно да управуваат со сложените контролни системи, механизмите за следење и процедурите за автоматизација. Машинските контролни панели, роботиката и индустриската автоматизација се потпираат на нив како нивен основен систем за поддршка
lПовеќеслојните ПХБ се релевантни и за медицинските уреди, бидејќи тие се клучни за обезбедување прецизност, сигурност и компактност. Дијагностичката опрема, системите за следење на пациентите и медицинските уреди кои спасуваат животи се значително под влијание на нивната важна улога.

Придобивки и предности

Повеќеслојните ПХБ обезбедуваат неколку придобивки и предности во апликациите со висока фреквенција, вклучувајќи:
lЗајакнат интегритет на сигналот: повеќеслојните ПХБ го олеснуваат контролираното рутирање на импедансата, минимизирајќи го изобличувањето на сигналот и обезбедувајќи сигурен пренос на сигнали со висока фреквенција. Пониските пречки во сигналот на повеќеслојните печатени плочки резултираат со подобри перформанси, брзина и доверливост
lНамален EMI: со користење на посебни рамнини за заземјување и напојување, повеќеслојните ПХБ ефикасно го потиснуваат EMI, а со тоа ја подобруваат доверливоста на системот и ги минимизираат пречките со соседните кола
lКомпактен дизајн: со способност да се сместат повеќе компоненти и сложени шеми за рутирање, повеќеслојните ПХБ овозможуваат компактен дизајн, од клучно значење за апликациите со ограничен простор, како што се мобилните уреди и воздушните системи.
lПодобрено термичко управување: повеќеслојните ПХБ нудат ефикасна дисипација на топлина преку интеграција на термички виси и стратешки поставени бакарни слоеви, зголемувајќи ја доверливоста и животниот век на компонентите со висока моќност.
lФлексибилност на дизајнот: Разновидноста на повеќеслојните ПХБ овозможува поголема флексибилност на дизајнот, овозможувајќи им на инженерите да ги оптимизираат параметрите на изведбата како што се совпаѓањето на импедансата, доцнењето на ширењето на сигналот и дистрибуцијата на енергија.

Недостатоци

Еден од главните недостатоци поврзани со повеќеслојните печатени плочки е нивната повисока цена во споредба со еднослојните и двослојните ПХБ во сите фази на производниот процес. Повисоката цена е главно поврзана со специјализираната опрема потребна за нивно производство.
Производството е исто така покомплексно, бидејќи производството на повеќеслојни ПХБ бара значително подолг период на дизајнирање и прецизни методи на производство во споредба со другите видови ПХБ. Комплексност на производството: Производството на повеќеслојни ПХБ бара софистицирани производни процеси, вклучувајќи прецизно усогласување на слоевите, контролирано рутирање на импеданса и строги мерки за контрола на квалитетот, што доведува до зголемени трошоци за производство и подолго време на испорака.
Повеќеслојните ПХБ бараат темелен пред-дизајн и затоа се потребни вешти инженери за неговиот развој. Производството на секоја табла бара значително време, што доведува до зголемени трошоци за работна сила. Покрај тоа, тоа може да резултира со подолги временски интервали помеѓу поставувањето на нарачката и приемот на производот, што може да биде предизвик во некои ситуации.
Сепак, овие грижи не ја поткопуваат ефикасноста на повеќеслојните печатени плочки (PCB). Иако повеќеслојните ПХБ често се поскапи од еднослојните ПХБ, тие нудат бројни предности во споредба со оваа конкретна форма на печатено коло.
Како што електронските уреди продолжуваат да се намалуваат по големина и да се зголемуваат во густината на моќноста, ефективно термичко управување станува критично кај повеќеслојните ПХБ, што бара иновативни решенија за ублажување на топлинските жаришта и обезбедување оптимални перформанси. Дополнително, потврдувањето на перформансите на повеќеслојните дизајни на ПХБ бара сеопфатни методологии за тестирање, вклучувајќи симулација, прототипирање и тестирање на усогласеност, за да се обезбеди усогласеност со индустриските стандарди и спецификации.

Совети за дизајн на повеќеслојни ПХБ

Кога креирате повеќеслојна плоча за печатено коло (PCB) за апликации со висока фреквенција, обично се корисни неколку корисни предлози.
Со цел да се ублажат проблемите во повеќеслојниот дизајн на ПХБ, примарната област на акцент обично се врти околу натрупувањето. Кога донесувате пресуди за натрупување на слоеви, важно е да се земат предвид факторите како што се функционалноста, производството и распоредувањето.
Започнете со оптимизирање на димензиите на таблата, бидејќи тоа ќе влијае на одлуките во врска со другите карактеристики. Кога ја одредувате идеалната големина на таблата, земете ги предвид следните фактори:
lБројот на компоненти што треба да се сместат на таблата
lГолемината на овие компоненти
lКаде што ќе се постави плочата
lДодатоци на производствениот партнер за растојание, празнини и дупки за дупчење
Откако ќе се одреди бројот на слоеви, ќе се изврши избор на виси, без разлика дали се слепи, преку дупка, закопани или преку влошка. Овој аспект влијае на сложеноста на производството, па оттука и на квалитетот на ПХБ.
Во делот за дизајн на повеќеслојни ПХБ, софтверот за дизајн на ПХБ е суштински дел од процесот на дизајнирање. Тоа им помага на дизајнерите да ја генерираат структурата на механичката и жичаната врска на ПХБ од нетлистата, и да ја постават оваа структура за поврзување на повеќеслојни и да генерираат датотеки за дизајн со помош на компјутер. Овој CAD е од суштинско значење во производството на ПХБ. Постојат неколку опции за софтвер за дизајн на ПХБ што можете да ги користите за дизајнирање на вашата повеќеслојна ПХБ. Сепак, некои малку се користат пошироко од другите, особено поради нивниот поедноставен интерфејс, меѓу другите причини.
Ќе се земе предвид и DFM, чија цел е да создаде делови и компоненти на производот што го олеснуваат производството. Целта е да се добијат производи со висок квалитет со намалени трошоци. Следствено, тоа подразбира рационализирање, подобрување и усовршување на дизајнот на производот. DFM треба да се спроведе навремено пред да започне со алатките. Императив е да се вклучат сите засегнати страни во ДФМ. Вклучувањето на неколку засегнати страни, вклучително и дизајнери, инженери, производители со договор, добавувачи на материјали и конструктори на мувла, е од клучно значење. Со тоа, можните проблеми со дизајнот може да се ублажат.

Производливост

Производството на повеќеслојни ПХБ за апликации со висока фреквенција вклучува неколку клучни чекори:
lДизајн и распоред: инженерите користат специјализиран софтвер за дизајн на PCB за да го креираат распоредот, земајќи ги предвид факторите како што се интегритетот на сигналот, термичкото управување и ублажувањето на EMI.
lИзбор на материјал: Висококвалитетните материјали со ниска диелектрична константа и тангента на загуби се избрани за да се минимизира загубата на сигналот и да се одржат перформансите на висока фреквенција.
lПланирање на натрупување слоеви: Сложувањето на слоеви е внимателно планирано за да се оптимизира насочувањето на сигналот, усогласувањето на импедансата и термичката дисипација, земајќи ги предвид факторите како што се фреквенцијата на сигналот, дебелината на плочата и дебелината на бакарот.
lИзработка и монтажа: Напредните техники на изработка, како што се ласерско дупчење, секвенцијално ламинирање и контролирана импеданса офорт се користат за производство на повеќеслојни ПХБ со прецизност и сигурност.
lТестирање и обезбедување квалитет: ригорозни процедури за тестирање, вклучително и анализа на интегритетот на сигналот, мерења на импеданса, термички слики и тестирање EMI, се спроведуваат за да се осигураат перформансите, доверливоста и усогласеноста на повеќеслојните ПХБ со индустриските стандарди и спецификации.

Заклучок

Еволуцијата на повеќеслојниот дизајн на ПХБ го револуционизира полето на електрониката со висока фреквенција, овозможувајќи развој на софистицирани уреди со зголемени перформанси, доверливост и функционалност. И покрај предизвиците во интегритетот на сигналот, сложеноста на производството и термичкото управување, придобивките од повеќеслојните ПХБ многу ги надминуваат предизвиците, што ги прави неопходни во широк опсег на апликации со висока фреквенција, вклучувајќи телекомуникациски, воздушни, автомобилски и медицинска електроника. Со тековниот напредок во материјалите, техниките на изработка и методологиите за дизајнирање, повеќеслојните ПХБ се подготвени да продолжат да поттикнуваат иновации во електрониката со висока фреквенција во годините што доаѓаат.