Co je to Vícevrstvá deska plošných spojů?

Vícevrstvý PCB je definován jako PCB vyrobený ze tří nebo více vrstev vodivé měděné fólie. Vypadají jako vrstvy oboustranných desek plošných spojů, laminované a slepené dohromady, s více vrstvami izolace mezi nimi. Celá struktura je uspořádána tak, že na povrchovou stranu DPS jsou umístěny dvě vrstvy, aby se propojily s prostředím. Všechna elektrická spojení mezi vrstvami jsou provedena skrz otvory, jako jsou galvanicky pokovené otvory, slepé otvory a zakopané otvory. Tuto metodu lze poté použít ke generování vysoce komplexních PCBS různých velikostí.

Proč jsou vícevrstvé PCBS tak široce používány

Vícevrstvé PCBS vznikly v reakci na neustále se měnící změny v elektronickém průmyslu. Postupem času jsou funkce elektronických zařízení stále složitější a vyžadují složitější PCBS. PCBS jsou bohužel omezeny problémy, jako je hluk, zbloudilá kapacita a přeslechy, takže je třeba dodržovat určitá konstrukční omezení. Tyto konstrukční úvahy ztěžovaly získání uspokojivého výkonu z jednostranných nebo dokonce oboustranných PCBS-proto vznik vícevrstvých PCBS.

Zapouzdření výkonu dvouvrstvých PCBS do tohoto formátu je jen zlomek velikosti a vícevrstvé PCBS jsou v elektronice stále oblíbenější. Přicházejí v různých velikostech a tloušťkách, aby vyhovovaly potřebám jejich rozšířených aplikací, přičemž variace se pohybují od 4 do 12 vrstev. Počet vrstev je obvykle sudý, protože liché vrstvy mohou způsobit problémy v obvodu, jako je deformace, a jejich výroba není nákladově efektivní. Většina aplikací vyžaduje čtyři až osm vrstev, ale aplikace, jako jsou mobilní zařízení a smartphony, obvykle používají kolem 12 vrstev, zatímco někteří specializovaní výrobci desek plošných spojů mají kapacitu vyrobit téměř 100 vrstev. Vícevrstvé PCBS s více vrstvami jsou však vzácné, protože jsou extrémně nákladově efektivní.

Proč jsou vícevrstvé PCBS tak široce používány

Zatímco vícevrstvé PCBS mají tendenci být nákladnější a náročnější na výrobu, stávají se důležitou součástí moderní technologie. Je to hlavně kvůli mnoha výhodám, které nabízejí, zvláště ve srovnání s jedno- a dvoupatrovými odrůdami.

Výhody vícevrstvých PCBS

Z technického hlediska mají vícevrstvé PCBS několik výhod v designu. Mezi tyto výhody vícevrstvých desek plošných spojů patří:

• Malá velikost: Jednou z nejvýznamnějších a uznávaných výhod používání vícevrstvých desek s plošnými spoji je jejich velikost. Díky svému vrstvenému designu jsou vícevrstvé PCBS samy menší než jiné PCBS s podobnou funkcí. To přineslo moderní elektronice obrovské výhody, protože současný trend směřuje k menším, kompaktnějším, ale výkonnějším zařízením, jako jsou chytré telefony, notebooky, tablety a nositelná zařízení.

• Lehká konstrukce: Menší PCBS se používají pro lehčí váhu, zejména proto, že více konektorů potřebných pro propojení jednovrstvých a dvouvrstvých PCBS je eliminováno ve prospěch vícevrstvých provedení. Opět to hraje do karet moderní elektronice, která bývá mobilnější.

• Vysoká kvalita: Tyto typy PCBS bývají lepší než jednovrstvé a dvouvrstvé PCBS kvůli množství práce a plánování, které je třeba provést při výrobě vícevrstvých PCBS. Díky tomu jsou také spolehlivější.

• Vylepšená trvanlivost: Vícevrstvé PCBS mají díky své povaze obvykle delší životnost. Tyto vícevrstvé PCBS musí nejen nést vlastní váhu, ale také musí zvládat teplo a tlak, který je používá k jejich slepení. Kromě těchto faktorů používají vícevrstvé PCBS více vrstev izolace mezi vrstvami obvodů a kombinují je s lepidly prepreg a ochrannými materiály.

• Vyšší flexibilita: I když to neplatí pro všechny vícevrstvé komponenty desek plošných spojů, některé používají flexibilní konstrukční techniky, jejichž výsledkem je flexibilní vícevrstvá deska PCBS. To může být ideální pro aplikace, kde může docházet k mírnému ohýbání a ohýbání polopravidelně. Opět to neplatí pro všechny vícevrstvé PCBS a čím více vrstev do flexibilní PCB přidáte, tím méně bude PCB flexibilní.

• Výkonnější: Vícevrstvé PCBS jsou komponenty s extrémně vysokou hustotou, které kombinují více vrstev do JEDINÉ DPS. Díky těmto malým vzdálenostem jsou desky propojenější a jejich vlastní elektrické vlastnosti jim umožňují dosáhnout větší kapacity a rychlosti, přestože jsou menší.

• Jediný bod připojení: Vícevrstvé PCBS jsou navrženy tak, aby byly použity jako jedna jednotka, nikoli v sérii s jinými součástmi PCB. Výsledkem je, že mají jeden bod připojení, spíše než vícenásobná připojení nutná k použití více jednovrstvých PCBS. To se ukazuje jako výhodné i pro návrh elektronických produktů, protože do konečného produktu potřebují zahrnout pouze jeden bod připojení. To je užitečné zejména u malé elektroniky a přístrojů navržených tak, aby se minimalizovala velikost a hmotnost.

Díky těmto výhodám jsou vícevrstvé PCBS užitečné v různých aplikacích, zejména v mobilních zařízeních a vysoce funkční elektronice. Jak řada průmyslových odvětví přechází na mobilní řešení, vícevrstvé PCBS si nacházejí místo v rostoucím počtu průmyslově specifických aplikací.

Proč jsou vícevrstvé PCBS tak široce používány

Nevýhody vícevrstvých PCBS

Vícevrstvý PCB má mnoho výhod a je vhodný pro různé pokročilé technologie. Tyto typy PCBS však nejsou vhodné pro všechny aplikace. Ve skutečnosti může několik nevýhod převážit nad výhodami vícevrstvých PCBS, zejména pro elektroniku s nižšími náklady a složitostí. Mezi tyto nevýhody patří:

• Vyšší náklady: Vícevrstvé PCBS jsou mnohem dražší než jednovrstvé a dvouvrstvé PCBS v každé fázi výrobního procesu. Je obtížné je navrhnout a řešení mnoha potenciálních problémů zabere spoustu času. Vyžadují také velmi složité výrobní procesy, které vyžadují pro montážníky spoustu času a práce. Navíc, vzhledem k povaze těchto PCBS, jakékoli chyby vzniklé během výroby nebo montáže je extrémně obtížné přepracovat, což má za následek dodatečné náklady na práci nebo poplatky za šrot. Kromě toho je zařízení používané k výrobě vícevrstvých PCBS velmi drahé, protože je to stále relativně nová technologie. Ze všech těchto důvodů, pokud není malá velikost pro aplikaci naprostou nezbytností, může být lepší volbou levnější alternativa.

• Složitá výroba: Vícevrstvé PCBS se vyrábí obtížněji než jiné typy PCB, což vyžaduje více času na návrh a pečlivé výrobní postupy. Důvodem je, že i malé nedostatky v konstrukci nebo výrobě DPS mohou způsobit její neúčinnost.

• Omezená dostupnost: Jedním z největších problémů vícevrstvých PCBS jsou stroje potřebné k jejich výrobě. Ne všichni výrobci desek plošných spojů mají k takovému stroji potřebné vybavení, takže ne všichni výrobci desek plošných spojů jej nosí. To omezuje počet výrobců desek plošných spojů, které lze použít k výrobě vícevrstvých desek plošných spojů pro zákazníky. Proto je vhodné se před rozhodnutím o výrobci PCB jako smluvního výrobce pečlivě informovat o možnostech výrobce PCB ve vícevrstvých PCBS.

• Požadován technický návrhář: Jak již bylo zmíněno dříve, vícevrstvé PCBS vyžadují hodně designu předem. Bez předchozích zkušeností to může být problematické. Vícevrstvé desky vyžadují propojení mezi vrstvami, ale současně musí omezit problémy s přeslechy a impedancí.Jediný problém v návrhu může mít za následek desku, která nepracuje správně.

• Doba výroby: S rostoucí složitostí rostou i požadavky na výrobu. To hraje klíčovou roli v obratu vícevrstvých PCBS-výroba každé desky vyžaduje hodně času, což má za následek vyšší náklady na pracovní sílu. Navíc to může vést k delšímu časovému intervalu mezi zadáním objednávky a obdržením produktu, což může být v některých případech problematické.

Tyto problémy však nezmizely z užitečnosti vícevrstvých PCBS. I když mají tendenci stát více než jednovrstvé PCBS, vícevrstvé PCBS mají oproti tomuto typu desek s plošnými spoji mnoho výhod.

Výhody vícevrstvých PCBS oproti jednovrstvým alternativám

Výhody vícevrstvých PCBS oproti jednovrstvým alternativám jsou ještě zjevnější. Mezi některá klíčová vylepšení, která vícevrstvé PCBS poskytují, patří:

• Vyšší hustota montáže: Zatímco hustota jednovrstvých PCBS je omezena jejich povrchem, vícevrstvé PCBS znásobují jejich hustotu vrstvením. Navzdory menší velikosti desky plošných spojů umožňuje zvýšení hustoty větší funkčnost, zvýšení kapacity a rychlosti.

• Menší velikost: Celkově jsou vícevrstvé PCBS menší než jednovrstvé PCBS. Zatímco jednovrstvé PCBS musí zvětšovat povrchovou plochu zvětšováním velikosti, vícevrstvé PCBS zvětšují povrchovou plochu přidáváním vrstev, čímž se zmenšuje celková velikost. To umožňuje použití vícevrstvých PCBS s vyšší kapacitou v menších zařízeních, zatímco ve větších produktech je nutné instalovat jednovrstvé PCBS s vyšší kapacitou.

• Nižší hmotnost: Integrace součástí ve vícevrstvých PCBS znamená menší potřebu konektorů a dalších komponent a poskytuje lehké řešení pro komplexní elektrické aplikace. Vícevrstvé PCBS mohou vykonávat stejné množství práce jako více jednovrstvé PCBS, ale s menší velikostí, menším počtem připojených komponent a nižší hmotností. Toto je zásadní faktor u malých elektronických zařízení, kde je problémem hmotnost.

• Vylepšené konstrukční vlastnosti: Celkově mohou vícevrstvé PCBS překonat průměrné jednovrstvé PCBS. Kombinací více kontrolovaných impedančních charakteristik, vyššího stínění EMI a celkově vylepšené kvality designu může vícevrstvý PCBS dosáhnout více, přestože je menší a lehčí.

Proč jsou vícevrstvé PCBS tak široce používány

Co tedy tyto faktory znamenají při rozhodování o vícevrstvých a jednovrstvých strukturách? V zásadě, pokud chcete vyrábět malá, lehká a složitá zařízení, kde je kvalita rozhodující, může být vaší nejlepší volbou vícevrstvý PCBS. Pokud však velikost a hmotnost nejsou hlavními faktory v designu produktu, mohou být cenově výhodnější jednovrstvé nebo dvouvrstvé desky plošných spojů.