Pojawienie się wielowarstwowych PCB

Historycznie płytki drukowane charakteryzowały się przede wszystkim ich pojedynczą lub dwuwarstwową strukturą, która nałożyła ograniczenia na ich przydatność do zastosowań o wysokiej częstotliwości ze względu na pogorszenie sygnału i zakłócenia elektromagnetyczne (EMI). Niemniej jednak wprowadzenie wielowarstwowych płyt obwodów drukowanych spowodowało znaczące postępy w integralności sygnału, łagodzenie interferencji elektromagnetycznej (EMI) i ogólną wydajność.

Wielowarstwowe PCB (ryc. 1) składają się z licznych warstw przewodzących, które są oddzielone przez izolowanie substratów. Ta konstrukcja umożliwia transmisję sygnałów i płaszczyzn zasilania w wyrafinowany sposób.

Wielowarstwowe płytki drukowane (PCB) odróżniają się od ich pojedynczych lub dwuwarstwowych odpowiedników przez obecność trzech lub więcej warstw przewodzących, które są oddzielone materiałem izolacyjnym, powszechnie znanym jako warstwy dielektryczne. Współdzielanie tych warstw jest ułatwione przez przelotki, które są niewielkimi przewodnymi przejściami, które ułatwiają komunikację między odrębnymi warstwami. Skomplikowana konstrukcja wielowarstwowych PCB umożliwia większe stężenie komponentów i skomplikowane obwody, co czyni je niezbędnymi dla najnowocześniejszej technologii.

Wielowarstwowe PCB zwykle wykazują wysoki stopień sztywności ze względu na nieodłączne wyzwanie osiągnięcia wielu warstw w elastycznej strukturze PCB. Połączenia elektryczne między warstwami są ustalane poprzez wykorzystanie kilku rodzajów przelotków (ryc. 2), w tym przelotek w ciemno i zakopanym.

Konfiguracja pociąga za sobą umieszczenie dwóch warstw na powierzchni w celu ustalenia połączenia między drukowaną płytką obwodu (PCB) a środowiskiem zewnętrznym. Ogólnie rzecz biorąc, gęstość warstw na płytkach drukowanych (PCB) jest równa. Wynika to przede wszystkim z podatności liczb nieparzystych na takie kwestie, jak wypaczanie.

Liczba warstw zazwyczaj różni się w zależności od konkretnego zastosowania, zwykle mieszcząc się w zakresie od czterech do dwunastu warstw.
Zazwyczaj większość zastosowań wymaga minimum czterech i maksymalnie ośmiu warstw. Natomiast aplikacje takie jak smartfony wykorzystują głównie dwanaście warstw.

Główne aplikacje

Wielowarstwowe PCB są używane w szerokim zakresie zastosowań elektronicznych (ryc. 3), w tym:

● Elektronika konsumpcyjna, w której wielowarstwowe PCB odgrywają fundamentalną rolę, zapewniając niezbędną moc i sygnały dla szerokiej gamy produktów, takich jak smartfony, tablety, konsole do gier i urządzenia do noszenia. Elegancka i przenośna elektronika, na której zależymy codziennie, są przypisywane ich kompaktowej konstrukcji i wysokiej gęstości komponentów

● W dziedzinie telekomunikacji wykorzystanie wielowarstwowych PCB ułatwia płynną transmisję głosu, danych i sygnałów wideo w sieciach, gwarantując w ten sposób niezawodną i skuteczną komunikację

● Systemy kontroli przemysłowej w dużej mierze zależą od wielowarstwowych płyt drukowanych (PCB) ze względu na ich zdolność do skutecznego zarządzania skomplikowanymi systemami sterowania, mechanizmami monitorowania i procedur automatyzacji. Panele sterujące maszynami, robotyka i automatyzacja przemysłowa polegają na nich jako ich podstawowym systemie wsparcia

● Wielowarstwowe PCB są również istotne dla urządzeń medycznych, ponieważ są one kluczowe dla zapewnienia precyzji, niezawodności i zwartości. Ważna rola ma znaczący wpływ na sprzęt diagnostyczny, systemy monitorowania pacjentów i ratujące życie urządzenia medyczne.

Korzyści i zalety

Wielowarstwowe PCB zapewniają kilka korzyści i korzyści w aplikacjach o wysokiej częstotliwości, w tym:

● Ulepszona integralność sygnału: wielowarstwowe PCB ułatwiają kontrolowane routing impedancji, minimalizując zniekształcenie sygnału i zapewnienie niezawodnej transmisji sygnałów o wysokiej częstotliwości. Niższe zakłócenia sygnałów płyt drukowanych drukowanych powoduje lepszą wydajność, prędkość i niezawodność

● Zmniejszone EMI: Wykorzystując dedykowane płaszczyzny naziemne i zasilania, wielowarstwowe PCB skutecznie tłumią EMI, zwiększając w ten sposób niezawodność systemu i minimalizując zakłócenia z sąsiednimi obwodami

● Kompaktowa konstrukcja: z możliwością dostosowania większej liczby komponentów i złożonych schematów routingu, wielowarstwowe PCB umożliwiają kompaktowe projekty, kluczowe dla aplikacji ograniczonych kosmicznych, takich jak urządzenia mobilne i systemy lotnicze.

● Ulepszone zarządzanie termicznie: wielowarstwowe PCB oferują wydajne rozpraszanie ciepła poprzez integrację termicznych przelotków i strategicznie umieszczonych warstw miedzi, zwiększając niezawodność i długość życia komponentów o dużej mocy.

● Elastyczność projektowania: wszechstronność wielowarstwowych PCB pozwala na większą elastyczność projektowania, umożliwiając inżynierom optymalizację parametrów wydajności, takich jak dopasowanie impedancji, opóźnienie propagacji sygnału i rozkład mocy.