De komst van meerlaagse PCB's
Historisch gezien werden printplaten voornamelijk gekenmerkt door hun enkel- of dubbellaagse structuur, wat beperkingen oplegde aan hun geschiktheid voor hoogfrequente toepassingen vanwege signaalverslechtering en elektromagnetische interferentie (EMI). De introductie van meerlaagse printplaten heeft echter geleid tot aanzienlijke vooruitgang op het gebied van signaalintegriteit, vermindering van elektromagnetische interferentie (EMI) en algehele prestaties.
Meerlaagse printplaten (figuur 1) bestaan uit talrijke geleidende lagen die gescheiden worden door isolerende substraten. Dit ontwerp maakt de overdracht van signalen en vermogensvlakken op een geavanceerde manier mogelijk.
Meerlaagse printplaten (PCB's) onderscheiden zich van enkel- of dubbellaagse printplaten door de aanwezigheid van drie of meer geleidende lagen die gescheiden worden door isolatiemateriaal, algemeen bekend als diëlektrische lagen. De onderlinge verbinding van deze lagen wordt vergemakkelijkt door via's, minuscule geleidende doorgangen die de communicatie tussen de verschillende lagen vergemakkelijken. Het complexe ontwerp van meerlaagse PCB's maakt een grotere concentratie van componenten en complexe schakelingen mogelijk, waardoor ze essentieel zijn voor state-of-the-art technologie.
Meerlaagse PCB's vertonen doorgaans een hoge mate van stijfheid vanwege de inherente uitdaging om meerdere lagen binnen een flexibele PCB-structuur te realiseren. Elektrische verbindingen tussen de lagen worden tot stand gebracht door gebruik te maken van verschillende soorten via's (figuur 2), waaronder blinde en begraven via's.
De configuratie omvat het plaatsen van twee lagen op het oppervlak om een verbinding tot stand te brengen tussen de printplaat (PCB) en de externe omgeving. Over het algemeen is de dichtheid van de lagen op printplaten (PCB's) gelijk. Dit komt voornamelijk door de gevoeligheid van oneven aantallen voor problemen zoals kromtrekken.
Het aantal lagen varieert doorgaans afhankelijk van de specifieke toepassing, maar ligt doorgaans tussen de vier en twaalf lagen.
De meeste applicaties vereisen doorgaans minimaal vier en maximaal acht lagen. Apps zoals smartphones daarentegen gebruiken overwegend twaalf lagen.
Belangrijkste toepassingen
Meerlaagse PCB's worden gebruikt in een breed scala aan elektronische toepassingen (Figuur 3), waaronder:
● Consumentenelektronica, waar meerlaagse printplaten een fundamentele rol spelen bij het leveren van de benodigde stroom en signalen voor een breed scala aan producten, zoals smartphones, tablets, spelcomputers en wearables. De slanke en draagbare elektronica waar we dagelijks op vertrouwen, is te danken aan hun compacte ontwerp en hoge componentdichtheid.
●Op het gebied van telecommunicatie vergemakkelijkt het gebruik van meerlaagse PCB's de vlotte overdracht van spraak-, data- en videosignalen via netwerken, waardoor betrouwbare en effectieve communicatie wordt gegarandeerd
●Industriële besturingssystemen zijn sterk afhankelijk van meerlaagse printplaten (PCB's) vanwege hun vermogen om complexe besturingssystemen, bewakingsmechanismen en automatiseringsprocedures effectief te beheren. Machinebesturingspanelen, robotica en industriële automatisering vertrouwen op deze printplaten als hun fundamentele ondersteuningssysteem.
●Meerlaagse PCB's zijn ook relevant voor medische apparatuur, omdat ze cruciaal zijn voor precisie, betrouwbaarheid en compactheid. Diagnostische apparatuur, patiëntbewakingssystemen en levensreddende medische hulpmiddelen spelen een belangrijke rol.
Voordelen en voordelen
Meerlaagse PCB's bieden verschillende voordelen en pluspunten in hoogfrequente toepassingen, waaronder:
● Verbeterde signaalintegriteit: Meerlaagse printplaten maken gecontroleerde impedantieroutering mogelijk, minimaliseren signaalvervorming en zorgen voor een betrouwbare transmissie van hoogfrequente signalen. De lagere signaalinterferentie van meerlaagse printplaten resulteert in verbeterde prestaties, snelheid en betrouwbaarheid.
● Verminderde EMI: Door gebruik te maken van speciale aardings- en voedingsvlakken onderdrukken meerlaagse PCB's effectief EMI, waardoor de betrouwbaarheid van het systeem wordt verbeterd en interferentie met aangrenzende circuits wordt geminimaliseerd
●Compact ontwerp: Doordat ze meer componenten en complexe routeringsschema's kunnen bevatten, maken meerlaagse PCB's compacte ontwerpen mogelijk, cruciaal voor toepassingen met beperkte ruimte, zoals mobiele apparaten en lucht- en ruimtevaartsystemen.
●Verbeterd thermisch beheer: meerlaagse PCB's bieden efficiënte warmteafvoer door de integratie van thermische via's en strategisch geplaatste koperlagen, waardoor de betrouwbaarheid en levensduur van componenten met een hoog vermogen worden verbeterd.
●Ontwerpflexibiliteit: De veelzijdigheid van meerlaagse PCB's zorgt voor een grotere ontwerpflexibiliteit, waardoor engineers prestatieparameters zoals impedantieaanpassing, signaalvoortplantingsvertraging en stroomverdeling kunnen optimaliseren.