Behovet for enheter med høy ytelse med utvidet funksjonalitet øker i det stadig skiftende feltet av elektronikk. Behovet for Trykt Circuit Board (PCB) -teknologi har resultert i bemerkelsesverdig fremgang, spesielt innen domenet til høyfrekvente applikasjoner. Bruk av PCB-design med flere lag har blitt en avgjørende løsning for å tilfredsstille de strenge kravene til disse applikasjonene.
Ankomsten av flerlags PCB
Historisk sett var trykte kretskort først og fremst preget av deres enkelt- eller dobbeltlags struktur, noe som innførte begrensninger for deres egnethet for høyfrekvente applikasjoner på grunn av signalforringelse og elektromagnetisk interferens (EMI). Likevel har introduksjonen av flerlags trykte kretskort resultert i bemerkelsesverdige fremskritt innen signalintegritet, elektromagnetisk interferens (EMI) avbøtning og generell ytelse.
Flerlags trykte kretskort (PCB) skilles fra sine enkelt- eller dobbeltlags kolleger ved tilstedeværelse av tre eller flere ledende lag som er atskilt ved isolerende materiale, ofte kjent som dielektriske lag. Sammenkoblingen av disse lagene tilrettelegges av vias, som er minuscule ledende passasjer som letter kommunikasjon mellom distinkte lag. Den kompliserte utformingen av flerlags PCB muliggjør en større konsentrasjon av komponenter og intrikate kretsløp, noe som gjør dem viktige for topp moderne teknologi.
Multilags PCB viser typisk en høy grad av stivhet på grunn av den iboende utfordringen med å oppnå flere lag i en fleksibel PCB -struktur. Elektriske tilkoblinger mellom lag etableres gjennom bruk av flere typer vias, inkludert blinde og begravde vias.
Konfigurasjonen innebærer plassering av to lag på overflaten for å etablere en forbindelse mellom det trykte kretskortet (PCB) og det ytre miljøet. Generelt er tettheten av lag i trykte kretskort (PCB) jevn. Dette skyldes først og fremst mottakeligheten av oddetall for spørsmål som skjevhet.
Antall lag varierer vanligvis avhengig av den spesifikke applikasjonen, og faller vanligvis innenfor området fire til tolv lag.
Vanligvis krever flertallet av applikasjonene minimum fire og maksimalt åtte lag. Derimot bruker apper som smarttelefoner overveiende totalt tolv lag.
Hovedapplikasjoner
PCB-er med flere lag brukes i et bredt spekter av elektroniske applikasjoner, inkludert:
● Forbrukerelektronikk, der flerlags PCB spiller en grunnleggende rolle som gir nødvendig kraft og signaler for et bredt spekter av produkter som smarttelefoner, nettbrett, spillkonsoller og bærbare enheter. Den elegante og bærbare elektronikken som vi er avhengige av daglig, tilskrives deres kompakte design og høye komponenttetthet
● I feltet telekommunikasjoner letter utnyttelsen av flerlags PCB
● Industrielle kontrollsystemer avhenger sterkt av flerlags trykte kretskort (PCB) på grunn av deres kapasitet til effektivt å administrere intrikate kontrollsystemer, overvåkningsmekanismer og automatiseringsprosedyrer. Maskinkontrollpaneler, robotikk og industriell automatisering er avhengige av dem som deres grunnleggende støttesystem
● PCB-er med flere lag er også relevante for medisinsk utstyr, siden de er avgjørende for å sikre presisjon, pålitelighet og kompakthet. Diagnostisk utstyr, pasientovervåkingssystemer og livreddende medisinsk utstyr er betydelig påvirket av deres viktige rolle.
Fordeler og fordeler
PCB-er med flere lag gir flere fordeler og fordeler i høyfrekvente applikasjoner, inkludert:
● Forbedret signalintegritet: Flerlags PCB letter kontrollert impedansruting, minimerer signalforvrengning og sikre pålitelig overføring av høyfrekvente signaler. Den lavere signalforstyrrelsen av flerlags trykte kretskort resulterer i forbedret ytelse, hastighet og pålitelighet
● Redusert EMI: Ved å bruke dedikerte bakke- og kraftfly, undertrykker flerlags PCB effektivt EMI, og forbedrer derved påliteligheten og minimerer forstyrrelser i nabokretser
● Kompakt design: Med muligheten til å imøtekomme flere komponenter og komplekse rutingsordninger, muliggjør flerlags PCB-er kompakte design, avgjørende for rombegrensede applikasjoner som mobile enheter og romfartssystemer.
● Forbedret termisk styring: Flerlags PCB-er tilbyr effektiv varmeavledning gjennom integrering av termiske vias og strategisk plasserte kobberlag, noe som forbedrer påliteligheten og levetiden til høyeffektkomponenter.
● Designfleksibilitet: Allsidigheten til flerlags PCB gir mulighet for større designfleksibilitet, slik at ingeniører kan optimalisere ytelsesparametere som impedansmatching, signalutbredelsesforsinkelse og strømfordeling.
Ulemper
En av de viktigste ulempene knyttet til trykte kretskort på flere lag er deres høyere kostnader sammenlignet med enkelt- og dobbeltlags PCB-er gjennom alle stadier av produksjonsprosessen. Den høyere kostnaden er hovedsakelig forbundet med det spesialiserte utstyret som kreves for deres produksjon.
Produksjonen er også mer kompleks, ettersom produksjonen av flerlags PCB nødvendiggjør en betydelig lengre designperiode og omhyggelige produksjonsmetoder sammenlignet med andre typer PCB -er. Produksjonskompleksitet: Produksjonen av flerlags PCB krever sofistikerte produksjonsprosesser, inkludert presis lagjustering, kontrollert impedansruting og strenge kvalitetskontrolltiltak, noe som fører til økte produksjonskostnader og lengre ledetider.
Flerlags PCB krever grundig forhåndsdesign og derfor er det nødvendig med dyktige ingeniører for utviklingen. Produksjonen av hvert styre krever en betydelig tid, noe som fører til økte arbeidskraftsutgifter. Dessuten kan det føre til utvidede tidsintervaller mellom plassering av en ordre og mottak av produktet, noe som kan være en utfordring i noen situasjoner.
Likevel undergraver ikke disse bekymringene effekten av flerlags trykte kretskort (PCB). Selv om flerlags PCB-er ofte er dyrere enn PCB-er med ett lag, tilbyr de mange fordeler sammenlignet med denne spesielle formen for trykt kretskort.
Når elektroniske enheter fortsetter å krympe i størrelse og øke i krafttetthet, blir effektiv termisk styring kritisk i flerlags PCB, noe som krever innovative løsninger for å dempe termiske hotspots og sikre optimal ytelse. I tillegg krever validering av ytelsen til flerlags PCB-design omfattende testmetodologier, inkludert simulering, prototyping og samsvarstesting, for å sikre overholdelse av bransjestandarder og spesifikasjoner.
Multilayer PCB Design tips
Når du oppretter et flerlags trykt kretskort (PCB) for høyfrekvente applikasjoner, er flere nyttige forslag vanligvis nyttige.
For å dempe problemene i flerlags PCB -design, dreier det primære vektområdet typisk rundt stabelen. Når du gjør vurderinger om lagstabel, er det viktig å ta hensyn til faktorer som funksjonalitet, produksjon og distribusjon.
Begynn med å optimalisere dimensjonene til styret, da dette vil påvirke beslutninger om andre egenskaper. Når du bestemmer den ideelle styrestørrelsen, må du ta hensyn til følgende faktorer:
● Antall komponenter som skal plasseres på tavlen
● Størrelsen på disse komponentene
● Hvor styret vil bli installert
● Produksjonspartnerens kvoter for avstand, klareringer og borehull
Når antall lag er avgjort, skal utvalget av vias, enten blinde, gjennom hull, begravet eller via i PAD utføres. Dette aspektet påvirker produksjonskompleksiteten, derav PCB -kvalitet.
I flerlags PCB -designseksjonen er PCB Design Software en essensiell del av designprosessen. Det hjelper designere å generere strukturen til PCBs mekaniske og ledningstilkobling fra nettlisten, og å plassere denne tilkoblingsstrukturen på flerlag og å generere datastyrte designfiler. Denne CAD er viktig for å produsere PCB. Det er flere PCB -designprogramvarealternativer som du kan bruke til å designe flerlags PCB. Imidlertid brukes noen få bredere enn andre, spesielt på grunn av deres enklere grensesnitt, blant andre grunner.
DFM, hvis mål er å lage produktdeler og komponenter som letter produksjonen, skal også vurderes. Målet er å oppnå produkter av høy kvalitet til reduserte utgifter. Følgelig innebærer det effektivisering, forbedring og perfeksjonering av produktets design. DFM bør gjennomføres på en riktig måte før vi begynner. Det er viktig å involvere alle interessenter i DFM. Engasjement fra flere interessenter, inkludert designere, ingeniører, kontraktprodusenter, materialleverandører og muggbyggere, er avgjørende. Ved å gjøre det, kan mulige problemer med designen dempes.
Produserbarhet
Produksjon av flerlags PCB for høyfrekvente applikasjoner involverer flere viktige trinn:
● Design og layout: Ingeniører bruker spesialisert PCB -designprogramvare for å lage oppsettet, med tanke på faktorer som signalintegritet, termisk styring og EMI -avbøtning.
● Materialvalg: Materialer av høy kvalitet med lav dielektrisk konstant og tap tangens er valgt for å minimere signaltap og opprettholde høyfrekvensytelse.
● Layer Stackup Planning: Layer Stackup er nøye planlagt for å optimalisere signalruting, impedansmatching og termisk dissipasjon, med tanke på faktorer som signalfrekvens, bretttykkelse og kobbertykkelse.
● Fabrikasjon og montering: Avanserte fabrikasjonsteknikker som laserboring, sekvensiell laminering og kontrollert impedansensing brukes for å produsere flerlags PCB med presisjon og pålitelighet.
● Testing og kvalitetssikring: strenge testprosedyrer, inkludert signalintegritetsanalyse, impedansmålinger, termisk avbildning og EMI-testing, blir utført for å sikre ytelse, pålitelighet og etterlevelse av flerlags PCB med bransjestandarder og spesifikasjoner.
Konklusjon
Utviklingen av flerlags PCB-design har revolusjonert feltet med høyfrekvent elektronikk, noe som muliggjør utvikling av sofistikerte enheter med forbedret ytelse, pålitelighet og funksjonalitet. Til tross for utfordringer innen signalintegritet, produksjonskompleksitet og termisk styring, oppveier fordelene med flerlags PCB-er langt utfordringene, noe som gjør dem uunnværlige i et bredt spekter av høyfrekvente applikasjoner, inkludert telekommunikasjon, luftfart, bilindustri og medisinsk elektronikk. Med pågående fremskritt innen materialer, fabrikasjonsteknikker og designmetodologier, er flerlags PCB-er klare til å fortsette å drive innovasjon innen høyfrekvent elektronikk i årene som kommer.