Появление многослойных печатных плат

Исторически печатные платы в первую очередь характеризовались одно- или двухслойной структурой, что ограничивало их пригодность для высокочастотных приложений из-за ухудшения сигнала и электромагнитных помех (ЭМП). Тем не менее, внедрение многослойных печатных плат привело к заметному улучшению целостности сигнала, снижению электромагнитных помех (EMI) и общей производительности.

Многослойные печатные платы (рис. 1) состоят из множества проводящих слоев, разделенных изолирующими подложками. Такая конструкция обеспечивает сложную передачу сигналов и уровней мощности.

Многослойные печатные платы (PCB) отличаются от своих одно- или двухслойных аналогов наличием трех или более проводящих слоев, которые разделены изолирующим материалом, обычно известным как диэлектрические слои. Взаимосвязь этих слоев облегчается переходными отверстиями, которые представляют собой крошечные проводящие проходы, облегчающие связь между отдельными слоями. Сложная конструкция многослойных печатных плат обеспечивает большую концентрацию компонентов и сложную схему, что делает их необходимыми для современных технологий.

Многослойные печатные платы обычно обладают высокой степенью жесткости из-за необходимости создания нескольких слоев в гибкой структуре печатной платы. Электрические соединения между слоями устанавливаются за счет использования нескольких типов переходных отверстий (рис. 2), включая глухие и заглубленные.

Конфигурация предполагает размещение на поверхности двух слоев для установления связи между печатной платой (PCB) и внешней средой. В целом плотность слоев печатных плат (PCB) одинакова. В первую очередь это связано с восприимчивостью нечетных чисел к таким проблемам, как деформация.

Количество слоев обычно варьируется в зависимости от конкретного применения и обычно находится в диапазоне от четырех до двенадцати слоев.
Обычно для большинства приложений требуется минимум четыре и максимум восемь слоев. Напротив, такие приложения, как смартфоны, преимущественно используют в общей сложности двенадцать слоев.

Основные приложения

Многослойные печатные платы используются в широком спектре электронных приложений (рис. 3), в том числе:

●Бытовая электроника, где многослойные печатные платы играют фундаментальную роль, обеспечивая необходимую мощность и сигналы для широкого спектра продуктов, таких как смартфоны, планшеты, игровые консоли и носимые устройства. Элегантная и портативная электроника, от которой мы зависим ежедневно, объясняется ее компактным дизайном и высокой плотностью компонентов.

●В области телекоммуникаций использование многослойных печатных плат облегчает плавную передачу голоса, данных и видеосигналов по сетям, тем самым гарантируя надежную и эффективную связь.

● Промышленные системы управления во многом зависят от многослойных печатных плат (PCB) из-за их способности эффективно управлять сложными системами управления, механизмами мониторинга и процедурами автоматизации. Панели управления станками, робототехника и промышленная автоматизация полагаются на них как на свою фундаментальную систему поддержки.

●Многослойные печатные платы также актуальны для медицинских устройств, поскольку они имеют решающее значение для обеспечения точности, надежности и компактности. Их важная роль в значительной степени зависит от диагностического оборудования, систем мониторинга пациентов и медицинских устройств, спасающих жизни.

Преимущества и преимущества

Многослойные печатные платы обеспечивают ряд преимуществ и преимуществ в высокочастотных приложениях, в том числе:

● Повышенная целостность сигнала: многослойные печатные платы облегчают маршрутизацию с контролируемым импедансом, сводя к минимуму искажения сигнала и обеспечивая надежную передачу высокочастотных сигналов. Меньшие помехи сигнала многослойных печатных плат приводят к повышению производительности, скорости и надежности.

● Снижение уровня электромагнитных помех. Благодаря использованию выделенных плоскостей заземления и питания многослойные печатные платы эффективно подавляют электромагнитные помехи, тем самым повышая надежность системы и сводя к минимуму помехи соседним цепям.

●Компактный дизайн. Благодаря возможности размещения большего количества компонентов и сложным схемам разводки многослойные печатные платы позволяют создавать компактные конструкции, что крайне важно для приложений с ограниченным пространством, таких как мобильные устройства и аэрокосмические системы.

●Улучшенное управление температурным режимом: многослойные печатные платы обеспечивают эффективное рассеивание тепла за счет интеграции тепловых переходов и стратегически расположенных медных слоев, что повышает надежность и срок службы мощных компонентов.

● Гибкость конструкции. Универсальность многослойных печатных плат обеспечивает большую гибкость конструкции, позволяя инженерам оптимизировать параметры производительности, такие как согласование импедансов, задержка распространения сигнала и распределение мощности.