Čo je Viacvrstvové PCB?

Viacvrstvová DPS je definovaná ako DPS vyrobená z troch alebo viacerých vrstiev vodivej medenej fólie. Vyzerajú ako vrstvy obojstranných dosiek plošných spojov, laminované a lepené dohromady, medzi ktorými je viac vrstiev izolácie. Celá štruktúra je usporiadaná tak, že na povrchovú stranu DPS sú umiestnené dve vrstvy, aby sa spojili s prostredím. Všetky elektrické spojenia medzi vrstvami sú vyrobené cez otvory, ako sú galvanicky pokovené otvory, slepé otvory a zakopané otvory. Túto metódu je potom možné použiť na generovanie veľmi komplexných PCBS rôznych veľkostí.

Prečo sú viacvrstvové PCBS tak široko používané

Viacvrstvové PCBS vznikli v reakcii na neustále sa meniace zmeny v elektronickom priemysle. Postupom času sú funkcie elektronických zariadení stále komplexnejšie a vyžadujú si komplexnejšie PCBS. PCBS je bohužiaľ obmedzený problémami, ako je hluk, rozptylová kapacita a presluchy, preto je potrebné dodržať určité konštrukčné obmedzenia. Tieto úvahy o dizajne sťažovali získanie uspokojivého výkonu z jednostranných alebo dokonca obojstranných PCBS-preto sa zrodil viacvrstvový PCBS.

Zapuzdrenie výkonu dvojvrstvových PCBS do tohto formátu je len zlomkom veľkosti a viacvrstvové PCBS sú v elektronike stále obľúbenejšie. Prichádzajú v rôznych veľkostiach a hrúbkach, aby uspokojili potreby ich rozšírených aplikácií, s variáciami od 4 do 12 vrstiev. Počet vrstiev je zvyčajne párny, pretože nepárne vrstvy môžu v obvode spôsobovať problémy, ako napríklad deformácia, a ich výroba nie je nákladovo efektívna. Väčšina aplikácií vyžaduje štyri až osem vrstiev, ale aplikácie, ako sú mobilné zariadenia a smartfóny, zvyčajne používajú okolo 12 vrstiev, zatiaľ čo niektorí špecializovaní výrobcovia plošných spojov majú kapacitu vyrobiť takmer 100 vrstiev. Viacvrstvové PCBS s viacerými vrstvami sú však zriedkavé, pretože sú mimoriadne nákladovo efektívne.

Prečo sú viacvrstvové PCBS tak široko používané

Napriek tomu, že výroba viacvrstvových PCBS je drahšia a náročnejšia na prácu, stávajú sa dôležitou súčasťou moderných technológií. Je to hlavne kvôli mnohým výhodám, ktoré ponúkajú, najmä v porovnaní s jedno a dvojpodlažnými odrodami.

Výhody viacvrstvových PCBS

Z technického hľadiska majú viacvrstvové PCBS v dizajne niekoľko výhod. Medzi tieto výhody viacvrstvových DPS patrí:

• Malé rozmery: Jednou z najvýznamnejších a uznávaných výhod používania viacvrstvových dosiek s plošnými spojmi je ich veľkosť. Vďaka svojmu vrstvenému dizajnu sú viacvrstvové PCBS samotné menšie ako ostatné PCBS s podobnou funkčnosťou. To prinieslo obrovské výhody pre modernú elektroniku, pretože súčasný trend smeruje k menším, kompaktnejším, ale výkonnejším prístrojom, ako sú smartfóny, notebooky, tablety a nositeľné zariadenia.

• Ľahká konštrukcia: Menšie PCBS sa používajú pre nižšiu hmotnosť, najmä preto, že viac konektorov potrebných na prepojenie jednovrstvových a dvojvrstvových PCBS je eliminovaných v prospech viacvrstvových prevedení. Opäť to hrá do karát modernej elektronike, ktorá býva mobilnejšia.

• Vysoká kvalita: Tieto typy PCBS bývajú lepšie ako jednovrstvové a dvojvrstvové PCBS kvôli množstvu práce a plánovania, ktoré je potrebné vykonať pri výrobe viacvrstvových PCBS. Vďaka tomu sú aj spoľahlivejšie.

• Vylepšená trvanlivosť: Viacvrstvové PCBS majú tendenciu trvať dlhšie kvôli svojej povahe. Tieto viacvrstvové PCBS musia nielen niesť svoju vlastnú hmotnosť, ale musia byť schopné zvládnuť aj teplo a tlak, ktoré ich spájajú. Okrem týchto faktorov viacvrstvové PCBS používajú medzi vrstvami obvodov viacvrstvové izolačné vrstvy a kombinujú ich s predimpregnovanými lepidlami a ochrannými materiálmi.

• Zvýšená flexibilita: Aj keď to neplatí pre všetky viacvrstvové komponenty DPS, niektoré používajú flexibilné stavebné techniky, ktorých výsledkom je flexibilná viacvrstvová PCBS. To môže byť ideálne pre aplikácie, kde môže dochádzať k miernemu ohýbaniu a ohýbaniu na pravidelnom základe. Opäť to neplatí pre všetky viacvrstvové dosky plošných spojov a čím viac vrstiev do flexibilnej dosky plošných spojov pridáte, tým bude doska plošných spojov menej pružná.

• Výkonnejšie: Viacvrstvové PCBS sú súčiastky s vysokou hustotou, ktoré kombinujú viac vrstiev do JEDNÉHO DPS. Vďaka týmto malým vzdialenostiam sú dosky prepojenejšie a ich vlastné elektrické vlastnosti im umožňujú dosiahnuť väčšiu kapacitu a rýchlosť napriek tomu, že sú menšie.

• Jeden bod pripojenia: Viacvrstvové PCBS sú navrhnuté tak, aby sa používali ako jedna jednotka, nie v sérii s inými komponentmi plošných spojov. Výsledkom je, že majú jeden bod pripojenia, a nie viac spojení potrebných na použitie viacerých jednovrstvových PCBS. To sa ukazuje byť prospešné aj pri navrhovaní elektronických výrobkov, pretože do konečného produktu musia obsahovať iba jeden bod pripojenia. To je obzvlášť užitočné pre malú elektroniku a pomôcky navrhnuté tak, aby minimalizovali veľkosť a hmotnosť.

Vďaka týmto výhodám je viacvrstvový PCBS užitočný v rôznych aplikáciách, najmä v mobilných zariadeniach a vysoko funkčnej elektronike. Na druhej strane, keďže mnohé odvetvia prechádzajú na mobilné riešenia, viacvrstvové PCBS si nachádzajú miesto v rastúcom počte odvetvovo špecifických aplikácií.

Prečo sú viacvrstvové PCBS tak široko používané

Nevýhody viacvrstvových PCBS

Viacvrstvová PCB má mnoho výhod a je vhodná pre rôzne pokročilé technológie. Tieto typy PCBS však nie sú vhodné pre všetky aplikácie. V skutočnosti niekoľko nevýhod môže prevážiť výhody viacvrstvových PCBS, najmä pre elektroniku s nižšími nákladmi a zložitosťou. Medzi tieto nevýhody patrí:

• Vyššie náklady: Viacvrstvové PCBS sú oveľa drahšie ako jednovrstvové a dvojvrstvové PCBS v každej fáze výrobného procesu. Ich navrhovanie je náročné a vyriešenie prípadných problémov zaberie veľa času. Vyžadujú si tiež veľmi zložité výrobné postupy, ktoré vyžadujú pre montážnikov veľa času a práce. Navyše, vzhľadom na povahu týchto PCBS, akékoľvek chyby vzniknuté počas výroby alebo montáže je mimoriadne ťažké prepracovať, čo má za následok dodatočné náklady na prácu alebo poplatky za šrot. Navyše zariadenie používané na výrobu viacvrstvových PCBS je veľmi drahé, pretože je to stále relatívne nová technológia. Zo všetkých týchto dôvodov, pokiaľ malá veľkosť nie je pre aplikáciu absolútnou potrebou, môže byť lepšou voľbou lacnejšia alternatíva.

• Komplexná výroba: Viacvrstvové PCBS je ťažšie vyrábať ako iné typy PCB, čo si vyžaduje viac času na návrh a starostlivé výrobné techniky. Je to preto, že aj malé chyby v dizajne alebo výrobe DPS môžu spôsobiť, že budú neúčinné.

• Obmedzená dostupnosť: Jedným z najväčších problémov viacvrstvových PCBS sú stroje potrebné na ich výrobu. Nie všetci výrobcovia dosiek plošných spojov majú na takýto stroj potrebné alebo potrebné zdroje, takže nie všetci výrobcovia dosiek plošných spojov ho nosia. To obmedzuje počet výrobcov DPS, ktoré je možné použiť na výrobu viacvrstvových DPS pre zákazníkov. Preto je vhodné sa pred rozhodnutím o výrobcovi PCB ako zmluvného výrobcu dôkladne informovať o možnostiach výrobcu DPS vo viacvrstvových PCBS.

• Požadovaný technický návrhár: Ako už bolo spomenuté, viacvrstvové PCBS vyžadujú vopred veľa dizajnu. Bez predchádzajúcich skúseností to môže byť problematické. Viacvrstvové dosky vyžadujú prepojenie medzi vrstvami, ale súčasne musia obmedziť problémy s presluchom a impedanciou.Jediný problém v dizajne môže mať za následok, že doska nepracuje správne.

• Čas výroby: S rastúcou zložitosťou rastú aj výrobné požiadavky. To hrá kľúčovú úlohu v obrate viacvrstvových PCBS-výroba každej dosky vyžaduje veľa času, čo má za následok vyššie náklady na pracovnú silu. Okrem toho to môže viesť k dlhšiemu časovému intervalu medzi zadaním objednávky a prijatím produktu, čo môže byť v niektorých prípadoch problematické.

Tieto problémy však nezmizli z užitočnosti viacvrstvových PCBS. Aj keď majú tendenciu stáť viac ako jednovrstvové PCBS, viacvrstvové PCBS majú v porovnaní s týmto typom dosiek s plošnými spojmi mnoho výhod.

Výhody viacvrstvových PCBS oproti jednovrstvovým alternatívam

Výhody viacvrstvových PCBS oproti jednovrstvovým alternatívam sú ešte očividnejšie. Niektoré z kľúčových vylepšení, ktoré viacvrstvové PCBS poskytujú, zahŕňajú:

• Vyššia hustota montáže: Zatiaľ čo hustota jednovrstvových PCBS je obmedzená ich povrchom, viacvrstvové PCBS znásobujú svoju hustotu vrstvením. Napriek menšej veľkosti dosky plošných spojov umožňuje zvýšenie hustoty väčšiu funkčnosť, zvýšenie kapacity a rýchlosti.

• Menšia veľkosť: Celkovo sú viacvrstvové PCBS menšie ako jednovrstvové PCBS. Zatiaľ čo jednovrstvové PCBS musia zväčšiť povrch obvodu zvýšením veľkosti, viacvrstvové PCBS zväčšujú povrch pridaním vrstiev, čím sa zníži celková veľkosť. To umožňuje použitie viacvrstvových viacvrstvových PCBS v menších zariadeniach, zatiaľ čo vo väčších výrobkoch je potrebné inštalovať vysokokapacitné jednovrstvové PCBS.

• Nízka hmotnosť: Integrácia komponentov do viacvrstvových PCBS znamená menšiu potrebu konektorov a ďalších komponentov, čo predstavuje ľahké riešenie pre komplexné elektrické aplikácie. Viacvrstvové PCBS dokážu vykonať rovnaké množstvo práce ako viacvrstvové jednovrstvové PCBS, ale s menšou veľkosťou, menším počtom prepojených komponentov a zníženou hmotnosťou. Toto je zásadný aspekt pre malé elektronické zariadenia, kde je problémom hmotnosť.

• Vylepšené vlastnosti dizajnu: Celkovo viacvrstvové PCBS môžu prekonať priemerné jednovrstvové PCBS. Kombináciou viac kontrolovaných charakteristík impedancie, vyššieho tienenia EMI a celkovo zlepšenej kvality dizajnu môžu viacvrstvové PCBS dosiahnuť viac, napriek tomu, že sú menšie a ľahšie.

Prečo sú viacvrstvové PCBS tak široko používané

Čo teda tieto faktory znamenajú pri rozhodovaní o viacvrstvových a jednovrstvových štruktúrach? V zásade, ak chcete vyrábať malé, ľahké a komplexné zariadenia, kde je kvalita rozhodujúca, môže byť najlepšou voľbou viacvrstvový PCBS. Ak však veľkosť a hmotnosť nie sú hlavnými faktormi pri navrhovaní výrobku, jednovrstvové alebo dvojvrstvové konštrukcie plošných spojov môžu byť nákladovo efektívnejšie.