Çok katmanlı PCB'lerin gelişi
Tarihsel olarak, baskılı devre kartları öncelikle tek veya çift katmanlı yapılarıyla karakterize edildi, bu da sinyal bozulması ve elektromanyetik parazit (EMI) nedeniyle yüksek frekanslı uygulamalara uygunlukları üzerinde kısıtlamalar getirdi. Bununla birlikte, çok katmanlı baskılı devre kartlarının tanıtılması, sinyal bütünlüğü, elektromanyetik parazit (EMI) hafifletme ve genel performansta dikkate değer ilerlemelerle sonuçlanmıştır.
Çok katmanlı PCB'ler (Şekil 1), yalıtım substratları ile ayrılan çok sayıda iletken katmandan oluşur. Bu tasarım, sinyallerin ve güç düzlemlerinin sofistike bir şekilde iletilmesini sağlar.
Çok katmanlı baskılı devre kartları (PCB'ler), genellikle dielektrik tabakalar olarak bilinen yalıtım malzemesi ile ayrılan üç veya daha fazla iletken katman varlığı ile tek veya çift katmanlı meslektaşlarından ayırt edilir. Bu katmanların ara bağlantısı, farklı katmanlar arasındaki iletişimi kolaylaştıran küçük iletken geçitler olan Vias tarafından kolaylaştırılır. Çok katmanlı PCB'lerin karmaşık tasarımı, daha fazla bileşen ve karmaşık devre konsantrasyonunu sağlar ve bunları en son teknoloji için gerekli kılar.
Çok katmanlı PCB'ler, esnek bir PCB yapısı içinde çoklu katmanlara ulaşmanın doğal zorluğu nedeniyle tipik olarak yüksek derecede sertlik sergiler. Katmanlar arasındaki elektrik bağlantıları, kör ve gömülü vias dahil olmak üzere çeşitli vias türlerinin (Şekil 2) kullanılarak oluşturulur.
Yapılandırma, baskılı devre kartı (PCB) ile dış ortam arasında bir bağlantı kurmak için yüzeye iki katman yerleştirilmesini gerektirir. Genel olarak, baskılı devre kartlarındaki (PCB'ler) katmanların yoğunluğu eşittir. Bu öncelikle garip sayıların bükülme gibi sorunlara duyarlılığından kaynaklanmaktadır.
Katman sayısı tipik olarak, tipik olarak dört ila on iki katman aralığına düşen spesifik uygulamaya bağlı olarak değişir.
Tipik olarak, uygulamaların çoğu en az dört ve en fazla sekiz katman gerektirir. Buna karşılık, akıllı telefonlar gibi uygulamalar ağırlıklı olarak toplam on iki katman kullanır.
Ana uygulamalar
Çok katmanlı PCB'ler, aşağıdakileri içeren çok çeşitli elektronik uygulamalarda (Şekil 3) kullanılır:
● Çok katmanlı PCB'lerin akıllı telefonlar, tabletler, oyun konsolları ve giyilebilir cihazlar gibi çok çeşitli ürünler için gerekli gücü ve sinyalleri sağlayan temel bir rol oynadığı tüketici elektroniği. Günlük bağımlı olduğumuz şık ve taşınabilir elektronikler, kompakt tasarımlarına ve yüksek bileşen yoğunluğuna atfedilir
● Telekomünikasyon alanında, çok katmanlı PCB'lerin kullanılması, ağlardaki ses, veri ve video sinyallerinin sorunsuz iletimini kolaylaştırır, böylece güvenilir ve etkili iletişimi garanti eder
● Endüstriyel kontrol sistemleri, karmaşık kontrol sistemlerini, izleme mekanizmalarını ve otomasyon prosedürlerini etkili bir şekilde yönetme kapasiteleri nedeniyle çok katmanlı baskılı devre kartlarına (PCB) bağlıdır. Makine kontrol panelleri, robotik ve endüstriyel otomasyon temel destek sistemi olarak bunlara güveniyor
● Çok katmanlı PCB'ler, hassasiyet, güvenilirlik ve kompaktlık sağlamak için çok önemli oldukları için tıbbi cihazlarla da ilgilidir. Teşhis ekipmanı, hasta izleme sistemleri ve hayat kurtaran tıbbi cihazlar önemli rollerinden önemli ölçüde etkilenir.
Faydalar ve avantajlar
Çok katmanlı PCB'ler, yüksek frekanslı uygulamalarda çeşitli fayda ve avantajlar sağlar:
● Gelişmiş sinyal bütünlüğü: Çok katmanlı PCB'ler kontrollü empedans yönlendirmesini kolaylaştırır, sinyal bozulmasını en aza indirir ve yüksek frekanslı sinyallerin güvenilir iletilmesini sağlar. Çok katmanlı baskılı devre kartlarının daha düşük sinyal paraziti, performans, hız ve güvenilirlik ile sonuçlanır
● Azaltılmış EMI: Özel zemin ve güç düzlemleri kullanılarak, çok katmanlı PCB'ler EMI'yi etkili bir şekilde bastırın, böylece sistem güvenilirliğini artırır ve komşu devrelere müdahaleyi en aza indirir
● Kompakt Tasarım: Daha fazla bileşen ve karmaşık yönlendirme şemalarını barındırma yeteneği ile, çok katmanlı PCB'ler, mobil cihazlar ve havacılık sistemleri gibi alan kısıtlı uygulamalar için çok önemli olan kompakt tasarımları etkinleştirir.
● Geliştirilmiş Termal Yönetim: Çok katmanlı PCB'ler, termal vias ve stratejik olarak yerleştirilmiş bakır katmanların entegrasyonu yoluyla verimli ısı dağılımı sunar ve yüksek güç bileşenlerinin güvenilirliğini ve ömrünü geliştirir.
● Tasarım esnekliği: Çok katmanlı PCB'lerin çok yönlülüğü, mühendislerin empedans eşleştirme, sinyal yayılma gecikmesi ve güç dağılımı gibi performans parametrelerini optimize etmelerini sağlayan daha fazla tasarım esnekliği sağlar.
