Là gì PCB đa lớp?

PCB nhiều lớp được định nghĩa là PCB được làm từ ba hoặc nhiều lớp lá đồng dẫn điện. Chúng trông giống như các lớp bảng mạch hai mặt, được dát mỏng và dán lại với nhau, với nhiều lớp cách nhiệt giữa chúng. Toàn bộ cấu trúc được bố trí để hai lớp được đặt trên bề mặt của PCB để kết nối với môi trường. Tất cả các kết nối điện giữa các lớp được thực hiện thông qua các lỗ như mạ điện qua lỗ, lỗ mù và lỗ chôn. Phương pháp này sau đó có thể được áp dụng để tạo ra các PCBS có độ phức tạp cao với các kích thước khác nhau.

Tại sao PCBS nhiều lớp lại được sử dụng rộng rãi

Multilayer PCBS ra đời để đáp ứng với những thay đổi không ngừng trong ngành công nghiệp điện tử. Theo thời gian, chức năng của các thiết bị điện tử ngày càng trở nên phức tạp, đòi hỏi các PCBS phức tạp hơn. Thật không may, PCBS bị giới hạn bởi các vấn đề như nhiễu, điện dung lạc và nhiễu xuyên âm, vì vậy cần phải tuân theo một số ràng buộc thiết kế nhất định. Những cân nhắc về thiết kế này khiến cho việc đạt được hiệu suất như ý từ PCBS một mặt hoặc thậm chí hai mặt rất khó – do đó sự ra đời của PCBS nhiều lớp.

Việc đóng gói sức mạnh của PCBS hai lớp vào định dạng này chỉ bằng một phần nhỏ kích thước và PCBS nhiều lớp đang ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh vực điện tử. Chúng có nhiều kích cỡ và độ dày khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng mở rộng của chúng, với các biến thể khác nhau, từ 4 đến 12 lớp. Số lớp thường là số chẵn vì các lớp lẻ có thể gây ra các vấn đề trong mạch, chẳng hạn như cong vênh và không hiệu quả về chi phí để sản xuất. Most applications require four to eight layers, but applications such as mobile devices and smartphones tend to use around 12 layers, while some specialist PCB manufacturers have the capacity to produce close to 100 layers. Tuy nhiên, PCBS nhiều lớp với nhiều lớp rất hiếm vì chúng cực kỳ hiệu quả về chi phí.

Tại sao PCBS nhiều lớp lại được sử dụng rộng rãi

Trong khi PCBS nhiều lớp có xu hướng đắt hơn và sử dụng nhiều lao động để sản xuất, chúng đang trở thành một phần quan trọng của công nghệ hiện đại. Điều này chủ yếu là do nhiều lợi ích mà chúng mang lại, đặc biệt là khi so sánh với các loại sàn đơn và hai tầng.

Lợi ích của PCBS nhiều lớp

Từ quan điểm kỹ thuật, PCBS nhiều lớp có một số ưu điểm trong thiết kế. Những ưu điểm này của PCB đa lớp bao gồm:

• Kích thước nhỏ: Một trong những lợi ích nổi bật và được ca ngợi khi sử dụng bảng mạch in nhiều lớp là kích thước của chúng. Do thiết kế phân lớp của chúng, PCBS nhiều lớp tự nhỏ hơn các PCBS khác có chức năng tương tự. Điều này đã mang lại những lợi ích to lớn cho các thiết bị điện tử hiện đại khi xu hướng hiện nay là hướng tới các thiết bị nhỏ hơn, gọn hơn nhưng mạnh mẽ hơn như điện thoại thông minh, máy tính xách tay, máy tính bảng và thiết bị đeo được.

• Kết cấu nhẹ: PCBS nhỏ hơn được sử dụng để có trọng lượng nhẹ hơn, đặc biệt vì nhiều đầu nối cần thiết để kết nối PCBS một lớp và hai lớp được loại bỏ để có lợi cho thiết kế nhiều lớp. Một lần nữa, điều này lại rơi vào tay các thiết bị điện tử hiện đại, vốn có xu hướng di động nhiều hơn.

• Chất lượng cao: Các loại PCBS này có xu hướng tốt hơn PCBS một lớp và hai lớp do khối lượng công việc và kế hoạch phải thực hiện khi chế tạo PCBS nhiều lớp. Do đó, chúng cũng đáng tin cậy hơn.

• Cải thiện độ bền: PCBS nhiều lớp có xu hướng tồn tại lâu hơn do bản chất của chúng. Các PCBS nhiều lớp này không chỉ phải chịu trọng lượng của chính chúng mà còn phải có khả năng chịu nhiệt và áp suất được sử dụng để dán chúng lại với nhau. Ngoài những yếu tố này, PCBS nhiều lớp sử dụng nhiều lớp cách điện giữa các lớp mạch, kết hợp chúng với chất kết dính và vật liệu bảo vệ.

• Tăng tính linh hoạt: Mặc dù điều này không áp dụng cho tất cả các thành phần PCB đa lớp, nhưng một số sử dụng kỹ thuật xây dựng linh hoạt, dẫn đến PCBS nhiều lớp linh hoạt. Điều này có thể lý tưởng cho các ứng dụng mà uốn và uốn nhẹ có thể xảy ra bán thường xuyên. Một lần nữa, điều này không áp dụng cho tất cả PCBS nhiều lớp và bạn càng thêm nhiều lớp vào PCB linh hoạt, PCB càng trở nên kém linh hoạt.

• Mạnh mẽ hơn: PCBS nhiều lớp là các thành phần có mật độ cực cao kết hợp nhiều lớp thành một PCB DUY NHẤT. Những khoảng cách gần này làm cho các bảng kết nối với nhau nhiều hơn và các đặc tính điện vốn có của chúng cho phép chúng đạt được công suất và tốc độ lớn hơn mặc dù nhỏ hơn.

• Điểm kết nối đơn: PCBS nhiều lớp được thiết kế để sử dụng như một khối duy nhất thay vì nối tiếp với các thành phần PCB khác. Do đó, chúng có một điểm kết nối duy nhất, thay vì nhiều kết nối cần thiết để sử dụng nhiều PCBS một lớp. Điều này cũng có lợi trong thiết kế sản phẩm điện tử, vì chúng chỉ cần bao gồm một điểm kết nối duy nhất trong sản phẩm cuối cùng. Điều này đặc biệt hữu ích cho các thiết bị điện tử nhỏ và các thiết bị được thiết kế để giảm thiểu kích thước và trọng lượng.

These advantages make multilayer PCBS useful in a variety of applications, especially mobile devices and high-function electronics. Đổi lại, khi nhiều ngành chuyển sang các giải pháp di động, PCBS nhiều lớp đang tìm thấy một vị trí trong ngày càng nhiều các ứng dụng dành riêng cho ngành.

Tại sao PCBS nhiều lớp lại được sử dụng rộng rãi

Nhược điểm của PCBS nhiều lớp

PCB nhiều lớp có nhiều ưu điểm và phù hợp với nhiều công nghệ tiên tiến khác nhau. Tuy nhiên, các loại PCBS này không phù hợp với tất cả các ứng dụng. Trên thực tế, một số nhược điểm có thể lớn hơn ưu điểm của PCBS nhiều lớp, đặc biệt là đối với các thiết bị điện tử có chi phí và độ phức tạp thấp hơn. Những bất lợi này bao gồm:

• Chi phí cao hơn: PCBS nhiều lớp đắt hơn nhiều so với PCBS một lớp và hai lớp ở mọi giai đoạn của quy trình sản xuất. Chúng rất khó thiết kế và mất nhiều thời gian để giải quyết mọi vấn đề tiềm ẩn. Chúng cũng đòi hỏi quy trình sản xuất phức tạp cao để sản xuất, đòi hỏi nhiều thời gian và nhân công cho các nhà lắp ráp. Ngoài ra, do tính chất của các PCBS này, bất kỳ lỗi nào xảy ra trong quá trình sản xuất hoặc lắp ráp đều rất khó để làm lại, dẫn đến chi phí nhân công hoặc phí phế liệu bổ sung. Trên hết, thiết bị được sử dụng để sản xuất PCBS nhiều lớp rất đắt tiền vì nó vẫn là một công nghệ tương đối mới. Vì tất cả những lý do này, trừ khi kích thước nhỏ là điều cần thiết tuyệt đối cho một ứng dụng, thì một giải pháp thay thế rẻ hơn có thể là lựa chọn tốt hơn.

• Sản xuất phức tạp: PCBS nhiều lớp khó sản xuất hơn các loại PCB khác, đòi hỏi nhiều thời gian thiết kế và kỹ thuật sản xuất cẩn thận. Đó là bởi vì ngay cả những sai sót nhỏ trong thiết kế hoặc sản xuất PCB cũng có thể khiến nó hoạt động kém hiệu quả.

• Tính sẵn có hạn chế: Một trong những vấn đề lớn nhất với PCBS nhiều lớp là máy móc cần thiết để sản xuất chúng. Không phải tất cả các nhà sản xuất PCB đều có khả năng gây chết người hoặc sự cần thiết cho một chiếc máy như vậy, vì vậy không phải tất cả các nhà sản xuất PCB đều mang nó. Điều này hạn chế số lượng nhà sản xuất PCB có thể được sử dụng để sản xuất PCBS nhiều lớp cho khách hàng. Do đó, nên hỏi kỹ về năng lực của nhà sản xuất PCB trong PCBS nhiều lớp trước khi quyết định chọn nhà sản xuất PCB làm nhà sản xuất theo hợp đồng.

• Yêu cầu nhà thiết kế kỹ thuật: Như đã đề cập trước đó, PCBS nhiều lớp đòi hỏi rất nhiều thiết kế trước đó. Nếu không có kinh nghiệm trước đó, điều này có thể có vấn đề. Bo mạch đa lớp yêu cầu kết nối giữa các lớp, nhưng phải giảm đồng thời các vấn đề về nhiễu xuyên âm và trở kháng.Một vấn đề duy nhất trong thiết kế có thể dẫn đến một bảng không hoạt động bình thường.

• Thời gian sản xuất: Khi độ phức tạp tăng lên, các yêu cầu sản xuất cũng tăng theo. Điều này đóng một vai trò quan trọng trong doanh thu của PCBS nhiều lớp – mỗi bảng mất nhiều thời gian để sản xuất, dẫn đến chi phí lao động nhiều hơn. Ngoài ra, nó có thể dẫn đến khoảng thời gian dài hơn giữa việc đặt hàng và nhận được sản phẩm, điều này có thể gây ra vấn đề trong một số trường hợp.

Tuy nhiên, những vấn đề này đã không biến mất khỏi tiện ích của PCBS nhiều lớp. Trong khi chúng có xu hướng đắt hơn PCBS một lớp, PCBS nhiều lớp có nhiều ưu điểm hơn loại bảng mạch in này.

Ưu điểm của PCBS nhiều lớp so với các lựa chọn thay thế một lớp

Ưu điểm của PCBS nhiều lớp so với các lựa chọn thay thế một lớp thậm chí còn trở nên rõ ràng hơn. Một số cải tiến chính mà PCBS nhiều lớp cung cấp bao gồm:

• Mật độ lắp ráp cao hơn: Trong khi mật độ của PCBS một lớp bị giới hạn bởi diện tích bề mặt của chúng, PCBS nhiều lớp nhân mật độ của chúng bằng cách phân lớp. Mặc dù kích thước của PCB nhỏ hơn, sự gia tăng mật độ cho phép nhiều chức năng hơn, tăng dung lượng và tốc độ.

• Kích thước nhỏ hơn: Nhìn chung, PCBS nhiều lớp nhỏ hơn PCBS một lớp. Trong khi PCBS một lớp phải tăng diện tích bề mặt của mạch bằng cách tăng kích thước, thì PCBS nhiều lớp tăng diện tích bề mặt bằng cách thêm các lớp, do đó làm giảm kích thước tổng thể. Điều này cho phép PCBS nhiều lớp có dung lượng cao hơn được sử dụng trong các thiết bị nhỏ hơn, trong khi PCBS một lớp có dung lượng cao hơn phải được cài đặt trong các sản phẩm lớn hơn.

• Trọng lượng nhẹ hơn: Tích hợp thành phần trong PCBS nhiều lớp có nghĩa là ít cần đầu nối và các thành phần khác hơn, cung cấp giải pháp nhẹ cho các ứng dụng điện phức tạp. PCBS nhiều lớp có thể thực hiện cùng một lượng công việc như nhiều PCBS một lớp, nhưng với kích thước nhỏ hơn, ít thành phần được kết nối hơn và trọng lượng giảm. Đây là một cân nhắc cần thiết cho các thiết bị điện tử nhỏ, nơi trọng lượng là một mối quan tâm.

• Các tính năng thiết kế nâng cao: Nhìn chung, PCBS nhiều lớp có thể tốt hơn PCBS một lớp trung bình. Bằng cách kết hợp các đặc tính trở kháng được kiểm soát nhiều hơn, che chắn EMI cao hơn và chất lượng thiết kế được cải thiện tổng thể, PCBS nhiều lớp có thể đạt được nhiều hơn, mặc dù nhỏ hơn và nhẹ hơn.

Tại sao PCBS nhiều lớp lại được sử dụng rộng rãi

Vì vậy, những yếu tố này có ý nghĩa gì khi quyết định cấu trúc nhiều lớp và một lớp? Về cơ bản, nếu bạn muốn sản xuất thiết bị nhỏ, nhẹ và phức tạp, nơi chất lượng là quan trọng, PCBS nhiều lớp có thể là lựa chọn tốt nhất của bạn. Tuy nhiên, nếu kích thước và trọng lượng không phải là yếu tố chính trong thiết kế sản phẩm, thì thiết kế PCB một lớp hoặc hai lớp có thể tiết kiệm chi phí hơn.