Príchod viacvrstvových dosiek plošných spojov
Historicky sa dosky plošných spojov vyznačovali predovšetkým svojou jedno- alebo dvojvrstvovou štruktúrou, čo kládlo obmedzenia na ich vhodnosť pre vysokofrekvenčné aplikácie kvôli zhoršeniu signálu a elektromagnetickému rušeniu (EMI). Napriek tomu zavedenie viacvrstvových dosiek plošných spojov viedlo k výraznému pokroku v integrite signálu, zmiernení elektromagnetického rušenia (EMI) a celkovom výkone.
Viacvrstvové dosky plošných spojov (obrázok 1) pozostávajú z mnohých vodivých vrstiev, ktoré sú oddelené izolačnými substrátmi. Táto konštrukcia umožňuje prenos signálov a napájacích rovín sofistikovaným spôsobom.
Viacvrstvové dosky plošných spojov (PCB) sa od svojich jedno- alebo dvojvrstvových náprotivkov odlišujú prítomnosťou troch alebo viacerých vodivých vrstiev, ktoré sú oddelené izolačným materiálom, bežne známym ako dielektrické vrstvy. Prepojenie týchto vrstiev je uľahčené priechodmi, čo sú nepatrné vodivé priechody, ktoré uľahčujú komunikáciu medzi jednotlivými vrstvami. Komplikovaná konštrukcia viacvrstvových dosiek plošných spojov umožňuje väčšiu koncentráciu komponentov a zložité obvody, vďaka čomu sú nevyhnutné pre najmodernejšie technológie.
Viacvrstvové dosky plošných spojov (PCB) zvyčajne vykazujú vysoký stupeň tuhosti kvôli inherentnej výzve dosiahnutia viacerých vrstiev v rámci flexibilnej štruktúry DPS. Elektrické spojenia medzi vrstvami sa vytvárajú pomocou niekoľkých typov prechodových otvorov (obrázok 2), vrátane slepých a zabudovaných prechodových otvorov.
Konfigurácia zahŕňa umiestnenie dvoch vrstiev na povrch, aby sa vytvorilo spojenie medzi doskou plošných spojov (PCB) a vonkajším prostredím. Vo všeobecnosti je hustota vrstiev v doskách plošných spojov (PCB) párna. Je to predovšetkým kvôli náchylnosti nepárnych čísel na problémy, ako je deformácia.
Počet vrstiev sa zvyčajne líši v závislosti od konkrétnej aplikácie a zvyčajne sa pohybuje v rozmedzí od štyroch do dvanástich vrstiev.
Väčšina aplikácií zvyčajne vyžaduje minimálne štyri a maximálne osem vrstiev. Naproti tomu aplikácie ako smartfóny používajú prevažne celkovo dvanásť vrstiev.
Hlavné aplikácie
Viacvrstvové dosky plošných spojov sa používajú v širokej škále elektronických aplikácií (obrázok 3), vrátane:
● Spotrebná elektronika, kde viacvrstvové dosky plošných spojov zohrávajú zásadnú úlohu pri poskytovaní potrebného napájania a signálov pre širokú škálu produktov, ako sú smartfóny, tablety, herné konzoly a nositeľné zariadenia. Elegantná a prenosná elektronika, na ktorú sme denne závislí, sa pripisuje jej kompaktnému dizajnu a vysokej hustote komponentov.
●V oblasti telekomunikácií umožňuje využitie viacvrstvových dosiek plošných spojov plynulý prenos hlasových, dátových a obrazových signálov v sieťach, čím sa zaručuje spoľahlivá a efektívna komunikácia.
● Priemyselné riadiace systémy sú vo veľkej miere závislé od viacvrstvových dosiek plošných spojov (PCB) kvôli ich schopnosti efektívne riadiť zložité riadiace systémy, monitorovacie mechanizmy a automatizačné postupy. Riadiace panely strojov, robotika a priemyselná automatizácia sa na ne spoliehajú ako na svoj základný podporný systém.
●Viacvrstvové dosky plošných spojov sú dôležité aj pre zdravotnícke pomôcky, pretože sú kľúčové pre zabezpečenie presnosti, spoľahlivosti a kompaktnosti. Diagnostické zariadenia, systémy monitorovania pacientov a zdravotnícke pomôcky zachraňujúce životy sú významne ovplyvnené ich dôležitou úlohou.
Výhody a výhody
Viacvrstvové dosky plošných spojov poskytujú vo vysokofrekvenčných aplikáciách niekoľko výhod a výhod, vrátane:
● Zlepšená integrita signálu: Viacvrstvové dosky plošných spojov umožňujú riadené smerovanie impedancie, minimalizujú skreslenie signálu a zabezpečujú spoľahlivý prenos vysokofrekvenčných signálov. Nižšie rušenie signálu viacvrstvovými doskami plošných spojov vedie k zlepšenému výkonu, rýchlosti a spoľahlivosti.
● Znížené EMI: Vďaka využitiu vyhradených uzemňovacích a napájacích plôch viacvrstvové dosky plošných spojov účinne potláčajú EMI, čím zvyšujú spoľahlivosť systému a minimalizujú rušenie so susednými obvodmi.
●Kompaktný dizajn: Vďaka možnosti osadiť viac komponentov a zložitým schémam smerovania umožňujú viacvrstvové dosky plošných spojov kompaktné návrhy, ktoré sú kľúčové pre aplikácie s obmedzeným priestorom, ako sú mobilné zariadenia a letecké systémy.
●Vylepšený tepelný manažment: Viacvrstvové dosky plošných spojov ponúkajú efektívny odvod tepla vďaka integrácii tepelných priechodov a strategicky umiestnených medených vrstiev, čím sa zvyšuje spoľahlivosť a životnosť vysokovýkonných komponentov.
●Flexibilita návrhu: Všestrannosť viacvrstvových dosiek plošných spojov umožňuje väčšiu flexibilitu návrhu, čo umožňuje inžinierom optimalizovať výkonnostné parametre, ako je prispôsobenie impedancie, oneskorenie šírenia signálu a rozloženie energie.