Keperluan untuk peranti berprestasi tinggi dengan fungsi yang diperluaskan semakin meningkat dalam bidang elektronik yang sentiasa berubah. Keperluan untuk Teknologi Lembaga Litar Bercetak (PCB) telah menghasilkan kemajuan yang ketara, terutamanya dalam domain aplikasi frekuensi tinggi. Penggunaan reka bentuk PCB berbilang lapisan telah menjadi penyelesaian penting untuk memenuhi tuntutan ketat aplikasi ini.

Kedatangan PCB pelbagai lapisan

Dari segi sejarah, papan litar bercetak terutamanya dicirikan oleh struktur tunggal atau dua lapisan mereka, yang mengenakan kekangan pada kesesuaian mereka untuk aplikasi frekuensi tinggi disebabkan oleh kemerosotan isyarat dan gangguan elektromagnet (EMI). Walau bagaimanapun, pengenalan papan litar bercetak pelbagai lapisan telah menghasilkan kemajuan yang ketara dalam integriti isyarat, pengurangan gangguan elektromagnet (EMI), dan prestasi keseluruhan.
Papan litar bercetak pelbagai lapisan (PCB) dibezakan dari rakan-rakan tunggal atau dua lapisan mereka dengan kehadiran tiga atau lebih lapisan konduktif yang dipisahkan oleh bahan penebat, yang biasanya dikenali sebagai lapisan dielektrik. Sambungan lapisan ini difasilitasi oleh vias, yang merupakan laluan konduktif minuscule yang memudahkan komunikasi antara lapisan yang berbeza. Reka bentuk rumit PCB pelbagai lapisan membolehkan kepekatan komponen yang lebih besar dan litar yang rumit, menjadikannya penting untuk teknologi terkini.
PCB multilayer biasanya mempamerkan tahap ketegaran yang tinggi kerana cabaran yang wujud untuk mencapai pelbagai lapisan dalam struktur PCB yang fleksibel. Sambungan elektrik antara lapisan ditubuhkan melalui penggunaan beberapa jenis vias, termasuk vias buta dan terkubur.
Konfigurasi ini memerlukan penempatan dua lapisan di permukaan untuk mewujudkan sambungan antara papan litar bercetak (PCB) dan persekitaran luaran. Secara umum, ketumpatan lapisan dalam papan litar bercetak (PCB) adalah walaupun. Ini terutamanya disebabkan oleh kerentanan nombor ganjil kepada isu -isu seperti melengkung.
Bilangan lapisan biasanya berbeza -beza bergantung kepada aplikasi tertentu, biasanya jatuh dalam lingkungan empat hingga dua belas lapisan.
Biasanya, majoriti aplikasi memerlukan sekurang -kurangnya empat dan maksimum lapan lapisan. Sebaliknya, aplikasi seperti telefon pintar kebanyakannya menggunakan sejumlah dua belas lapisan.

Aplikasi utama

PCB pelbagai lapisan digunakan dalam pelbagai aplikasi elektronik, termasuk:
● Elektronik pengguna, di mana PCB pelbagai lapisan memainkan peranan asas yang menyediakan kuasa dan isyarat yang diperlukan untuk pelbagai produk seperti telefon pintar, tablet, konsol permainan, dan peranti yang boleh dipakai. Elektronik yang anggun dan mudah alih yang kita bergantung pada setiap hari adalah disebabkan oleh reka bentuk padat dan ketumpatan komponen yang tinggi
● Dalam bidang telekomunikasi, penggunaan PCB pelbagai lapisan memudahkan penghantaran suara, data, dan isyarat video yang lancar di seluruh rangkaian, dengan itu menjamin komunikasi yang boleh dipercayai dan berkesan
● Sistem kawalan industri sangat bergantung kepada papan litar bercetak berbilang lapisan (PCB) kerana keupayaan mereka untuk mengurus sistem kawalan rumit, mekanisme pemantauan, dan prosedur automasi yang rumit. Panel kawalan mesin, robotik, dan automasi perindustrian bergantung kepada mereka sebagai sistem sokongan asas mereka
● PCB berbilang lapisan juga relevan untuk peranti perubatan, kerana mereka sangat penting untuk memastikan ketepatan, kebolehpercayaan, dan kekompakan. Peralatan diagnostik, sistem pemantauan pesakit, dan peranti perubatan menyelamatkan nyawa dipengaruhi oleh peranan penting mereka.

Faedah dan kelebihan

PCB pelbagai lapisan menyediakan beberapa faedah dan kelebihan dalam aplikasi frekuensi tinggi, termasuk:
● Integriti isyarat yang dipertingkatkan: PCB pelbagai lapisan memudahkan penghalaan impedans terkawal, meminimumkan gangguan isyarat dan memastikan penghantaran isyarat frekuensi tinggi yang boleh dipercayai. Gangguan isyarat yang lebih rendah bagi papan litar bercetak berbilang lapisan mengakibatkan prestasi, halaju, dan kebolehpercayaan yang lebih baik
● Mengurangkan EMI: Dengan menggunakan pesawat dan kuasa yang berdedikasi, PCB berbilang lapisan dengan berkesan menindas EMI, dengan itu meningkatkan kebolehpercayaan sistem dan meminimumkan gangguan dengan litar jiran
● Reka bentuk padat: Dengan keupayaan untuk menampung lebih banyak komponen dan skim penghalaan yang kompleks, PCB pelbagai lapisan membolehkan reka bentuk padat, penting untuk aplikasi yang terkawal ruang seperti peranti mudah alih dan sistem aeroangkasa.
● Pengurusan terma yang lebih baik: PCB pelbagai lapisan menawarkan pelesapan haba yang cekap melalui integrasi vias haba dan lapisan tembaga yang ditempatkan secara strategik, meningkatkan kebolehpercayaan dan jangka hayat komponen kuasa tinggi.
● Fleksibiliti reka bentuk: Kepelbagaian PCB pelbagai lapisan membolehkan fleksibiliti reka bentuk yang lebih besar, membolehkan jurutera mengoptimumkan parameter prestasi seperti pencocokan impedans, kelewatan penyebaran isyarat, dan pengagihan kuasa.

Kekurangan

Salah satu kelemahan utama yang berkaitan dengan papan litar bercetak multilayer adalah kos yang lebih tinggi berbanding PCB tunggal dan dua lapisan sepanjang semua peringkat proses pembuatan. Kos yang lebih tinggi terutamanya dikaitkan dengan peralatan khusus yang diperlukan untuk pengeluaran mereka.
Pembuatan juga lebih kompleks, kerana pengeluaran PCB multilayer memerlukan tempoh reka bentuk yang lebih lama dan kaedah pembuatan yang teliti berbanding dengan jenis PCB yang lain. Kerumitan pembuatan: Fabrikasi PCB pelbagai lapisan memerlukan proses pembuatan canggih, termasuk penjajaran lapisan yang tepat, penghalaan impedans terkawal, dan langkah-langkah kawalan kualiti yang ketat, yang membawa kepada peningkatan kos pengeluaran dan masa memimpin yang lebih lama.
PCB multilayer memerlukan pra-reka bentuk yang menyeluruh dan, oleh itu, jurutera yang mahir diperlukan untuk pembangunannya. Pengeluaran setiap lembaga memerlukan sejumlah besar masa, yang membawa kepada peningkatan perbelanjaan buruh. Selain itu, ia boleh mengakibatkan selang masa yang panjang antara penempatan pesanan dan penerimaan produk, yang boleh menjadi cabaran dalam beberapa situasi.
Walau bagaimanapun, kebimbangan ini tidak menjejaskan keberkesanan papan litar bercetak multilayer (PCB). Walaupun PCB multilayer sering lebih mahal daripada PCB lapisan tunggal, mereka menawarkan banyak kelebihan berbanding dengan bentuk papan litar bercetak tertentu ini.
Oleh kerana peranti elektronik terus mengecilkan saiz dan peningkatan ketumpatan kuasa, pengurusan terma yang berkesan menjadi kritikal dalam PCB pelbagai lapisan, yang memerlukan penyelesaian inovatif untuk mengurangkan hotspot haba dan memastikan prestasi yang optimum. Di samping itu, mengesahkan prestasi reka bentuk PCB pelbagai lapisan memerlukan metodologi ujian yang komprehensif, termasuk simulasi, prototaip, dan ujian pematuhan, untuk memastikan pematuhan piawaian dan spesifikasi industri.

Petua Reka Bentuk PCB Multilayer

Apabila membuat papan litar bercetak berbilang lapisan (PCB) untuk aplikasi frekuensi tinggi, beberapa cadangan berguna biasanya berguna.
Untuk mengurangkan isu -isu dalam reka bentuk PCB multilayer, kawasan utama penekanan biasanya berkisar di sekitar stackup. Apabila membuat pertimbangan mengenai lapisan stackup, adalah penting untuk mengambil kira faktor -faktor seperti fungsi, pembuatan, dan penempatan.
Mulailah dengan mengoptimumkan dimensi lembaga, kerana ini akan mempengaruhi keputusan mengenai ciri -ciri lain. Apabila menentukan saiz papan yang ideal, ambil kira faktor berikut:
● Bilangan komponen yang akan ditempatkan di papan
● Saiz komponen ini
● di mana papan akan dipasang
● Elaun rakan kongsi pembuatan untuk jarak, kelulusan, dan lubang gerudi
Sebaik sahaja bilangan lapisan telah diputuskan, pemilihan vias, sama ada buta, melalui lubang, dikebumikan atau melalui pad hendaklah dilakukan. Aspek ini memberi kesan kepada kerumitan pembuatan, oleh itu kualiti PCB.
Dalam bahagian reka bentuk PCB multilayer, perisian reka bentuk PCB adalah bahagian penting dalam proses reka bentuk. Ia membantu pereka untuk menghasilkan struktur sambungan mekanikal dan pendawaian PCB dari netlist, dan meletakkan struktur sambungan ini pada multilayers dan untuk menghasilkan fail reka bentuk bantuan komputer. CAD ini penting dalam pembuatan PCB. Terdapat beberapa pilihan perisian reka bentuk PCB yang boleh anda gunakan untuk mereka bentuk PCB multilayer anda. Walau bagaimanapun, beberapa sedikit digunakan lebih luas daripada yang lain, terutamanya kerana antara muka yang lebih mudah, antara sebab lain.
DFM, yang objektifnya adalah untuk membuat bahagian produk dan komponen yang memudahkan pembuatan, juga akan dipertimbangkan. Objektifnya adalah untuk mencapai produk berkualiti tinggi pada perbelanjaan yang dikurangkan. Akibatnya, ia melibatkan menyelaraskan, meningkatkan, dan menyempurnakan reka bentuk produk. DFM perlu dijalankan tepat pada masanya sebelum memulakan perkakas. Adalah penting untuk melibatkan semua pihak berkepentingan dalam DFM. Penglibatan beberapa pihak berkepentingan, termasuk pereka, jurutera, pengeluar kontrak, pembekal bahan, dan pembina acuan, adalah penting. Dengan berbuat demikian, kemungkinan masalah dengan reka bentuk dapat dikurangkan.

Pembuatan

Pembuatan PCB pelbagai lapisan untuk aplikasi frekuensi tinggi melibatkan beberapa langkah utama:
● Reka bentuk dan susun atur: Jurutera menggunakan perisian reka bentuk PCB khusus untuk membuat susun atur, memandangkan faktor -faktor seperti integriti isyarat, pengurusan haba, dan pengurangan EMI.
● Pemilihan bahan: Bahan berkualiti tinggi dengan tangen pemalar dan kehilangan dielektrik yang rendah dipilih untuk meminimumkan kehilangan isyarat dan mengekalkan prestasi frekuensi tinggi.
● Perancangan Stackup Layer: Stackup lapisan dirancang dengan teliti untuk mengoptimumkan penghalaan isyarat, pencocokan impedans, dan pelesapan haba, mempertimbangkan faktor -faktor seperti kekerapan isyarat, ketebalan papan, dan ketebalan tembaga.
● Fabrikasi dan Perhimpunan: Teknik fabrikasi lanjutan seperti penggerudian laser, laminasi berurutan, dan etsa impedans terkawal digunakan untuk mengeluarkan PCB berbilang lapisan dengan ketepatan dan kebolehpercayaan.
● Ujian dan jaminan kualiti: Prosedur ujian yang ketat, termasuk analisis integriti isyarat, pengukuran impedans, pengimejan haba, dan ujian EMI, dijalankan untuk memastikan prestasi, kebolehpercayaan, dan pematuhan PCB pelbagai lapisan dengan piawaian dan spesifikasi industri.

Kesimpulan

Evolusi reka bentuk PCB pelbagai lapisan telah merevolusikan bidang elektronik frekuensi tinggi, yang membolehkan pembangunan peranti canggih dengan peningkatan prestasi, kebolehpercayaan, dan fungsi. Walaupun terdapat cabaran dalam integriti isyarat, kerumitan pembuatan, dan pengurusan terma, manfaat PCB pelbagai lapisan jauh melebihi cabaran, menjadikannya sangat diperlukan dalam pelbagai aplikasi frekuensi tinggi, termasuk telekomunikasi, aeroangkasa, automotif, dan elektronik perubatan. Dengan kemajuan yang berterusan dalam bahan, teknik fabrikasi, dan metodologi reka bentuk, PCB pelbagai lapisan bersedia untuk terus memacu inovasi dalam elektronik frekuensi tinggi untuk tahun yang akan datang.