Pojawienie się płytek PCB wielowarstwowych

Tradycyjnie płytki drukowane charakteryzowały się przede wszystkim jedno- lub dwuwarstwową strukturą, co nakładało ograniczenia na ich przydatność do zastosowań o wysokiej częstotliwości ze względu na degradację sygnału i zakłócenia elektromagnetyczne (EMI). Niemniej jednak, wprowadzenie wielowarstwowych płytek drukowanych przyniosło znaczący postęp w zakresie integralności sygnału, redukcji zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) i ogólnej wydajności.

Wielowarstwowe płytki PCB (rysunek 1) składają się z wielu warstw przewodzących, rozdzielonych izolującymi podłożami. Taka konstrukcja umożliwia zaawansowaną transmisję sygnałów i płaszczyzn zasilania.

Wielowarstwowe płytki drukowane (PCB) wyróżniają się od swoich jedno- lub dwuwarstwowych odpowiedników obecnością trzech lub więcej warstw przewodzących, oddzielonych materiałem izolacyjnym, powszechnie znanym jako warstwy dielektryczne. Połączenia między tymi warstwami są ułatwione dzięki przelotkom, czyli maleńkim kanałom przewodzącym, które umożliwiają komunikację między poszczególnymi warstwami. Skomplikowana konstrukcja wielowarstwowych płytek drukowanych umożliwia większą koncentrację komponentów i skomplikowanych obwodów, co czyni je niezbędnymi dla najnowocześniejszych technologii.

Wielowarstwowe płytki PCB charakteryzują się zazwyczaj wysokim stopniem sztywności ze względu na trudności związane z uzyskaniem wielu warstw w elastycznej strukturze PCB. Połączenia elektryczne między warstwami są realizowane poprzez zastosowanie kilku rodzajów przelotek (rysunek 2), w tym przelotek ślepych i zakopanych.

Konfiguracja ta polega na umieszczeniu dwóch warstw na powierzchni w celu ustanowienia połączenia między płytką drukowaną (PCB) a otoczeniem zewnętrznym. Zasadniczo gęstość warstw na płytkach drukowanych (PCB) jest równomierna. Wynika to głównie z podatności nieparzystej liczby warstw na problemy, takie jak odkształcanie.

Liczba warstw zwykle różni się w zależności od konkretnego zastosowania i zwykle mieści się w zakresie od czterech do dwunastu warstw.
Zazwyczaj większość aplikacji wymaga co najmniej czterech, a maksymalnie ośmiu warstw. Natomiast aplikacje takie jak smartfony wykorzystują przeważnie łącznie dwanaście warstw.

Główne zastosowania

Płytki PCB wielowarstwowe są stosowane w szerokim zakresie zastosowań elektronicznych (rysunek 3), w tym:

●Elektronika użytkowa, w której wielowarstwowe płytki PCB odgrywają fundamentalną rolę, zapewniając niezbędne zasilanie i sygnały dla szerokiej gamy produktów, takich jak smartfony, tablety, konsole do gier i urządzenia noszone. Elegancka i przenośna elektronika, od której jesteśmy uzależnieni na co dzień, zawdzięcza swoją kompaktową konstrukcję i wysoką gęstość komponentów.

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

●Przemysłowe systemy sterowania w dużym stopniu opierają się na wielowarstwowych płytkach drukowanych (PCB) ze względu na ich zdolność do efektywnego zarządzania złożonymi systemami sterowania, mechanizmami monitorowania i procedurami automatyzacji. Panele sterowania maszyn, robotyka i automatyka przemysłowa opierają się na nich jako podstawowym systemie wsparcia.

●Wielowarstwowe płytki PCB są również istotne w urządzeniach medycznych, ponieważ mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia precyzji, niezawodności i zwartości. Sprzęt diagnostyczny, systemy monitorowania pacjenta i urządzenia medyczne ratujące życie są w znacznym stopniu uzależnione od ich istotnej roli.

Korzyści i zalety

Płytki PCB wielowarstwowe zapewniają szereg korzyści i zalet w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości, w tym:

●Zwiększona integralność sygnału: Wielowarstwowe płytki PCB umożliwiają kontrolowane trasowanie impedancji, minimalizując zniekształcenia sygnału i zapewniając niezawodną transmisję sygnałów o wysokiej częstotliwości. Niższe zakłócenia sygnału w wielowarstwowych płytkach drukowanych przekładają się na lepszą wydajność, szybkość i niezawodność.

●Zmniejszenie zakłóceń elektromagnetycznych: dzięki wykorzystaniu dedykowanych płaszczyzn uziemienia i zasilania, wielowarstwowe płytki PCB skutecznie tłumią zakłócenia elektromagnetyczne, zwiększając w ten sposób niezawodność systemu i minimalizując zakłócenia z sąsiednimi obwodami

●Kompaktowa konstrukcja: Dzięki możliwości umieszczenia większej liczby komponentów i stosowania skomplikowanych schematów trasowania, wielowarstwowe płytki PCB umożliwiają tworzenie kompaktowych konstrukcji, co ma kluczowe znaczenie w przypadku zastosowań o ograniczonej przestrzeni, takich jak urządzenia mobilne i systemy kosmiczne.

●Ulepszone zarządzanie ciepłem: Wielowarstwowe płytki PCB zapewniają wydajne odprowadzanie ciepła dzięki integracji kanałów termicznych i strategicznie rozmieszczonych warstw miedzi, co zwiększa niezawodność i żywotność podzespołów o dużej mocy.

●Elastyczność projektowania: Wszechstronność wielowarstwowych płytek PCB zapewnia większą elastyczność projektowania, umożliwiając inżynierom optymalizację parametrów wydajności, takich jak dopasowanie impedancji, opóźnienie propagacji sygnału i dystrybucja mocy.