Waarom worden meerlagige PCB’s zo veel gebruikt?

Een meerlagige PCB wordt gedefinieerd als een PCB gemaakt van drie of meer lagen geleidende koperfolie. Ze zien eruit als lagen dubbelzijdige printplaten, gelamineerd en aan elkaar gelijmd, met meerdere isolatielagen ertussen. De hele structuur is zo gerangschikt dat er twee lagen op de oppervlaktezijde van de PCB worden geplaatst om verbinding te maken met de omgeving. Alle elektrische verbindingen tussen lagen worden gemaakt door gaten zoals gegalvaniseerde doorgaande gaten, blinde gaten en begraven gaten. Deze methode kan vervolgens worden toegepast om zeer complexe PCB’s van verschillende groottes te genereren.

Multilayer PCBS is ontstaan als reactie op de steeds veranderende veranderingen in de elektronica-industrie. In de loop van de tijd zijn de functies van elektronische apparaten steeds complexer geworden, waardoor complexere PCB’s nodig zijn. Helaas worden PCBS beperkt door problemen zoals ruis, strooicapaciteit en overspraak, dus bepaalde ontwerpbeperkingen moeten worden gevolgd. Deze ontwerpoverwegingen maakten het moeilijk om bevredigende prestaties te verkrijgen van enkelzijdige of zelfs dubbelzijdige PCBS – vandaar de geboorte van meerlaagse PCBS.

Het inkapselen van de kracht van dubbellaagse PCBS in dit formaat is slechts een fractie van de grootte, en meerlagige PCBS worden steeds populairder in de elektronica. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende maten en diktes om te voldoen aan de behoeften van hun uitgebreide toepassingen, met variaties variërend van 4 tot 12 lagen. Het aantal lagen is meestal even omdat oneven lagen problemen in het circuit kunnen veroorzaken, zoals kromtrekken, en niet kosteneffectief zijn om te produceren. De meeste toepassingen vereisen vier tot acht lagen, maar toepassingen zoals mobiele apparaten en smartphones gebruiken meestal ongeveer 12 lagen, terwijl sommige gespecialiseerde PCB-fabrikanten de capaciteit hebben om bijna 100 lagen te produceren. Meerlagige PCB’s met meerdere lagen zijn echter zeldzaam omdat ze extreem kosteneffectief zijn.

Waarom worden meerlagige PCB’s zo veel gebruikt?

Hoewel meerlagige PCB’s doorgaans duurder en arbeidsintensiever zijn om te produceren, worden ze een belangrijk onderdeel van de moderne technologie. Dit komt vooral door de vele voordelen die ze bieden, zeker in vergelijking met enkel- en dubbeldeksrassen.

Voordelen van meerlagige PCBS

Vanuit technisch oogpunt hebben meerlaagse PCB’s verschillende voordelen in ontwerp. Deze voordelen van meerlagige PCB’s omvatten:

• Klein formaat: een van de meest prominente en geprezen voordelen van het gebruik van meerlaagse printplaten is hun formaat. Vanwege hun gelaagde ontwerp zijn meerlagige PCB’s zelf kleiner dan andere PCB’s met vergelijkbare functionaliteit. Dit heeft enorme voordelen opgeleverd voor moderne elektronica, aangezien de huidige trend naar kleinere, compactere maar krachtigere gadgets zoals smartphones, laptops, tablets en wearables gaat.

• Lichtgewicht constructie: Er worden kleinere PCB’s gebruikt voor een lager gewicht, vooral omdat meerdere connectoren die nodig zijn voor het onderling verbinden van enkel- en dubbellaagse PCB’s worden geëlimineerd ten gunste van meerlaagse ontwerpen. Nogmaals, dit speelt in de kaart van moderne elektronica, die over het algemeen mobieler is.

• Hoge kwaliteit: dit soort PCB’s is doorgaans beter dan enkellaagse en dubbellaagse PCB’s vanwege de hoeveelheid werk en planning die moet worden gedaan bij het vervaardigen van meerlaagse PCB’s. Daardoor zijn ze ook betrouwbaarder.

• Verbeterde duurzaamheid: meerlaagse PCB’s hebben de neiging om langer mee te gaan vanwege hun aard. Deze meerlaagse printplaten moeten niet alleen hun eigen gewicht dragen, maar ook de hitte en druk kunnen weerstaan waarmee ze aan elkaar worden gelijmd. Naast deze factoren gebruiken meerlaagse PCB’s meerdere isolatielagen tussen circuitlagen, waarbij ze worden gecombineerd met prepreg-lijmen en beschermende materialen.

• Verhoogde flexibiliteit: hoewel dit niet geldt voor alle meerlaagse PCB-componenten, gebruiken sommige wel flexibele constructietechnieken, wat resulteert in flexibele meerlaagse PCB’s. Dit kan ideaal zijn voor toepassingen waar op een semi-regelmatige basis lichte buiging en buiging kan optreden. Nogmaals, dit geldt niet voor alle meerlaagse PCB’s, en hoe meer lagen u toevoegt aan een flexibele PCB, hoe minder flexibel de PCB wordt.

• Krachtiger: meerlaagse PCB’s zijn componenten met een extreem hoge dichtheid die meerdere lagen combineren tot een ENKELE PCB. Deze korte afstanden maken de boards meer verbonden en dankzij hun inherente elektrische eigenschappen kunnen ze een grotere capaciteit en snelheid bereiken, ondanks dat ze kleiner zijn.

• Enkel aansluitpunt: meerlaagse PCB’s zijn ontworpen om als een enkele eenheid te worden gebruikt in plaats van in serie met andere PCB-componenten. Als gevolg hiervan hebben ze een enkel verbindingspunt, in plaats van de meerdere verbindingen die nodig zijn om meerdere enkellaagse PCB’s te gebruiken. Dit blijkt ook gunstig te zijn bij het ontwerpen van elektronische producten, omdat ze maar één aansluitpunt in het eindproduct hoeven op te nemen. Dit is vooral handig voor kleine elektronica en gadgets die zijn ontworpen om de grootte en het gewicht te minimaliseren.

Deze voordelen maken meerlagige PCB’s nuttig in een verscheidenheid aan toepassingen, met name mobiele apparaten en hoogwaardige elektronica. Op hun beurt, terwijl veel industrieën overstappen op mobiele oplossingen, vinden meerlaagse PCBS een plaats in een groeiend aantal branchespecifieke toepassingen.

Waarom worden meerlagige PCB’s zo veel gebruikt?

Nadelen van meerlagige PCBS

Meerlaags PCB heeft veel voordelen en is geschikt voor diverse geavanceerde technologieën. Dit type printplaat is echter niet voor alle toepassingen geschikt. In feite kunnen verschillende nadelen opwegen tegen de voordelen van meerlagige PCB’s, vooral voor elektronica met lagere kosten en complexiteit. Deze nadelen zijn onder meer:

• Hogere kosten: meerlaagse printplaten zijn in elke fase van het productieproces veel duurder dan enkel- en dubbellaagse printplaten. Ze zijn moeilijk te ontwerpen en nemen veel tijd in beslag om eventuele problemen op te lossen. Ze vereisen ook zeer complexe productieprocessen om te produceren, wat veel tijd en arbeid vereist voor assembleurs. Bovendien zijn door de aard van deze PCBS gemaakte fouten tijdens de fabricage of montage uiterst moeilijk te herwerken, wat resulteert in extra arbeidskosten of schrootkosten. Bovendien is de apparatuur die wordt gebruikt om meerlaagse PCB’s te produceren erg duur omdat het nog een relatief nieuwe technologie is. Om al deze redenen kan een goedkoper alternatief een betere keuze zijn, tenzij klein formaat een absolute noodzaak is voor een toepassing.

• Complexe productie: meerlaagse PCB’s zijn moeilijker te produceren dan andere PCB-types, en vereisen meer ontwerptijd en zorgvuldige fabricagetechnieken. Dat komt omdat zelfs kleine fouten in het ontwerp of de fabricage van PCB’s het ondoeltreffend kunnen maken.

• Beperkte beschikbaarheid: Een van de grootste problemen met meerlaagse PCBS zijn de machines die nodig zijn om ze te produceren. Niet alle PCB-fabrikanten hebben de middelen of noodzaak voor zo’n machine, dus niet alle PCB-fabrikanten hebben het. Dit beperkt het aantal PCB-fabrikanten dat kan worden gebruikt om meerlaagse PCB’s voor klanten te produceren. Daarom is het raadzaam om zorgvuldig te informeren naar de mogelijkheden van de PCB-fabrikant in meerlaagse PCB’s voordat u een PCB-fabrikant als contractfabrikant kiest.

• Technisch ontwerper vereist: Zoals eerder vermeld, vereist meerlaagse PCB’s veel ontwerp vooraf. Zonder eerdere ervaring kan dit problematisch zijn. Meerlaagse platen vereisen onderlinge verbindingen tussen lagen, maar moeten tegelijkertijd overspraak- en impedantieproblemen verminderen.Een enkel probleem in het ontwerp kan resulteren in een bord dat niet goed werkt.

• Productietijd: naarmate de complexiteit toeneemt, nemen ook de productievereisten toe. Dit speelt een sleutelrol in de omzet van meerlaagse PCBS – elke plaat kost veel tijd om te produceren, wat resulteert in meer arbeidskosten. Bovendien kan het leiden tot een langer tijdsinterval tussen het plaatsen van een bestelling en het ontvangen van het product, wat in sommige gevallen problematisch kan zijn.

Deze problemen zijn echter niet verdwenen uit het nut van meerlaagse PCBS. Hoewel ze meestal meer kosten dan enkellaagse PCB’s, hebben meerlagige PCB’s veel voordelen ten opzichte van dit type printplaat.

Voordelen van meerlaagse PCB’s ten opzichte van enkellaagse alternatieven

De voordelen van meerlaagse PCB’s ten opzichte van enkellaagse alternatieven worden nog duidelijker. Enkele van de belangrijkste verbeteringen die meerlagige PCBS bieden, zijn:

• Hogere assemblagedichtheid: terwijl de dichtheid van enkellaagse PCBS wordt beperkt door hun oppervlakte, vermenigvuldigen meerlaagse PCBS hun dichtheid door gelaagdheid. Ondanks het kleinere formaat van de printplaat, maakt de toename in dichtheid een grotere functionaliteit mogelijk, waardoor de capaciteit en snelheid toenemen.

• Kleiner formaat: Over het algemeen zijn meerlaagse PCB’s kleiner dan enkellaagse PCB’s. Terwijl enkellaagse PCBS het oppervlak van het circuit moeten vergroten door de grootte te vergroten, vergroten meerlaagse PCBS het oppervlak door lagen toe te voegen, waardoor de totale grootte wordt verkleind. Hierdoor kunnen meerlaagse PCBS met een hogere capaciteit in kleinere apparaten worden gebruikt, terwijl enkellaagse PCBS met een hogere capaciteit in grotere producten moeten worden geïnstalleerd.

• Lager gewicht: integratie van componenten in meerlaagse PCBS betekent dat er minder connectoren en andere componenten nodig zijn, wat een lichtgewicht oplossing biedt voor complexe elektrische toepassingen. Meerlaagse PCBS kunnen dezelfde hoeveelheid werk doen als meerdere enkellaagse PCBS, maar met een kleiner formaat, minder aangesloten componenten en een lager gewicht. Dit is een essentiële overweging voor kleine elektronische apparaten waarbij gewicht een probleem is.

• Verbeterde ontwerpkenmerken: in het algemeen kunnen meerlaagse PCBS beter presteren dan de gemiddelde enkellaagse PCBS. Door meer gecontroleerde impedantiekarakteristieken, hogere EMI-afscherming en algehele verbeterde ontwerpkwaliteit te combineren, kunnen meerlaagse PCBS meer bereiken, ondanks dat ze kleiner en lichter zijn.

Waarom worden meerlagige PCB’s zo veel gebruikt?

Dus, wat betekenen deze factoren bij het kiezen van meerlaagse en enkellaagse structuren? Als u kleine, lichtgewicht en complexe apparatuur wilt produceren waarbij kwaliteit van cruciaal belang is, kan in wezen meerlagige PCBS uw beste keuze zijn. Als grootte en gewicht echter geen belangrijke factoren zijn in het productontwerp, kunnen enkel- of dubbellaagse PCB-ontwerpen kosteneffectiever zijn.