Produkcja i projektowanie wielowarstwowej PCB stanowi dla nas spore wyzwanie, ponieważ wiele rzeczy może pójść nie tak. Bez odpowiedniego planu, projektowanie wielowarstwowych obwodów drukowanych może być skomplikowane. Obecnie wielowarstwowe płytki drukowane są szeroko rozpowszechnione i stają się coraz ważniejsze w różnych gałęziach przemysłu. Wszyscy musimy ciężko pracować, aby produkować wysokiej jakości wielowarstwowe płytki drukowane.
Tutaj dowiesz się wiele owielowarstwowej PCB, między innymi o ich zaletach, wadach, zastosowaniach i składzie. W rezultacie, będziesz miał taki umożliwi Ci łatwy proces przy wyborze między pojedynczym, podwójnym lub wielowarstwowych PCB.
1. Typ struktury PCB
Zanim wybierzesz płytkę drukowaną, musisz podjąć rozsądną decyzję. Należy więc zdecydować, jaki typ płytki warstwowej jest odpowiedni dla danego projektu, czy jest to płytka jednowarstwowa, dwuwarstwowa czy wielowarstwowa.
Zalety i wady jedno-, dwu- i wielowarstwowych płytek drukowanych przedstawiono w poniższej tabeli.
(Obraz przedstawiający różne rodzaje płytek PCB)
2. Co to jest wielowarstwowej PCB?
Wielowarstwowa płytka drukowana to płytka składająca się z więcej niż jednej warstwy materiału przewodzącego. Jedno- i dwustronne płytki drukowane mają odpowiednio jedną i dwie warstwy. Natomiast wielowarstwowa płytka drukowana składa się z trzech lub więcej warstw materiału przewodzącego. Materiały te można znaleźć zakopane w środkowej części materiału.
Wielowarstwowe płytki drukowane powstały w wyniku gwałtownych zmian w przemyśle elektronicznym. Wraz ze wzrostem złożoności funkcji elektroniki, wzrosło zapotrzebowanie na bardziej złożone płytki PCB. Wielowarstwowe płytki drukowane rozwiązały większość z tych problemów. Problemy związane z pojemnością błądzącą, szumami i przesłuchami należą już do przeszłości.
3. Dlaczego płytki PCB mają wiele warstw? / Dlaczego potrzebujesz wielowarstwowej płytki PCB?
Jak zapewne dobrze wiesz, płytki PCB mogą być jedno-, dwu- lub wielowarstwowe. Istnieją pewne zastosowania, w których najlepiej sprawdzają się dostępne, korzystne i dwustronne płytki PCB. Jednak wraz z szybkimi zmianami w przemyśle elektronicznym, wielowarstwowe płytki PCB są niezbędne.
Jakie jest więc zapotrzebowanie na wielowarstwowe płytki drukowane? Powodów jest wiele, ale przede wszystkim wielowarstwowe płytki PCB charakteryzują się większą pojemnością operacyjną. Dodatkowo mogą one pracować z dużymi prędkościami, nie zapominając o ich trwałości. Poniżej przedstawiono zalety wielowarstwowych obwodów drukowanych.
3.1 Zalety wielowarstwowych płyt PCB
Przydatne przy bardziej złożonych projektach - Złożone obwody wymagają wielowarstwowej płytki PCB. Złożone projekty, które wymagają zaawansowanego sprzętu, muszą mieć narzędzia wyposażone w wielowarstwowe płytki drukowane. Na szczęście jest to łatwe w przypadku płyt wielowarstwowych.
Wysoka jakość. - W przeciwieństwie do płytek jedno- i dwuwarstwowych, płytki wielowarstwowe wymagają intensywnego planowania i produkcji. Oznacza to więc, że w porównaniu z innymi płytami są one najwyższej jakości.
Większa moc. - W oparciu o zwiększoną gęstość obwodów, która jest charakterystyczna dla wielowarstwowych płyt PCB, oznacza to, że są one bardziej wydajne. Dodatkowo, pracują one z bardzo dużymi prędkościami, co przekłada się na zwiększoną wydajność urządzeń.
Większa trwałość - Wielowarstwowe płytki PCB są bardzo trwałe, częściowo dzięki temu, że są ułożone piętrowo.
Mniejsze wymiary i mniejsza waga - Więcej warstw w płycie oznacza grubszą, a więc i trwalszą. Dzięki większej ilości warstw, takie panele mogą skutecznie funkcjonować w trudnych warunkach.
Pojedynczy punkt połączeniowy. - Jeśli używasz kilku elementów PCB, będziesz potrzebował kilku punktów połączeniowych. Ale tak nie jest w przypadku wielowarstwowych płyt PCB. Ich konstrukcja polega na pracy z jednym punktem styku. Dzięki temu system staje się prosty, a jego waga również ulega zmniejszeniu.
3.2 Wady wielowarstwowych płyt PCB
Wyższa moc
Wyższy koszt
Złożony projekt i produkcja.
Ograniczona dostępność.
Dłuższy czas dostawy - Projektowanie i produkcja wielowarstwowych płyt PCB to długotrwały proces. Należy wziąć pod uwagę wiele procesów, co przekłada się na wydłużony czas realizacji zamówienia. Ze względu na duży popyt na te produkty, może być konieczne dłuższe oczekiwanie na realizację zamówienia.
Naprawa jest skomplikowana
3.3 Zastosowania wielowarstwowych płyt PCB
Istnieje kilka obszarów zastosowań, w których wielowarstwowe płytki drukowane znajdują szerokie zastosowanie. Należą do nich następujące obszary:
Przemysł -Większość urządzeń przemysłowych pracuje w temperaturach i przy dużych wibracjach. Na szczęście w przypadku wielowarstwowych płyt PCB nie stanowi to problemu. Są one w stanie wytrzymać wysokie temperatury i rygorystyczne wibracje przez długi czas.
Telekomunikacja - Urządzenia telekomunikacyjne w większości opierają się na wielowarstwowych płytkach PCB. Można je znaleźć w wieżach zewnętrznych, urządzeniach mobilnych, aplikacjach satelitarnych i GPS.
Elektronika komputerowa. - Wiele urządzeń elektroniki komputerowej opiera się na wielowarstwowych płytkach PCB. Jest to spowodowane ich szybkością i oszczędnością miejsca. Można je znaleźć w wielu komputerowych urządzeniach elektronicznych.
Elektronika użytkowa - Elektronika użytkowa jest prawie wszędzie. Są to produkty codziennego użytku, takie jak kuchenki mikrofalowe, lodówki i smartfony. Wszystkie one posiadają płytki drukowane, ale wiele z nich ma płytki wielowarstwowe.
Wojsko i obrona - Cenione za funkcjonalność, trwałość i niską wagę, prawie wszystkie urządzenia wojskowe i obronne mają płyty wielowarstwowe. Sprzyjają one również zastosowaniom wojskowym, ponieważ są w stanie wytrzymać ciężkie warunki podczas wojen.
Lotnictwo i kosmonautyka - rakiety, odrzutowce i samoloty bazują na płytkach PCB. Ale nie jakichkolwiek PCB, lecz głównie wielowarstwowych. Płyty wielowarstwowe, w przeciwieństwie do swoich odpowiedników, mogą skutecznie radzić sobie z naprężeniami związanymi z podróżami atmosferycznymi.
Przemysł samochodowy. - Coraz więcej wielowarstwowych płytek PCB znajduje zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym. Czujniki silnika, przełączniki reflektorów i komputery pokładowe w większości bazują na wielowarstwowych płytkach PCB.
Inne obszary - To nie wszystko. Istnieje wiele innych branż, które opierają się na wielowarstwowych płytach PCB. Jedną z nich jest branża medyczna. Ostatnio, nauka, badania, bezpieczeństwo i wiele urządzeń domowych również opiera się na wielowarstwowych płytkach PCB.
3.4 Dlaczego wielowarstwowe płytki drukowane są szeroko stosowane?
Jeśli chodzi o możliwości zastosowania płyt wielowarstwowych, jest więcej niż to, co widać na pierwszy rzut oka. Powyższe informacje to tylko wierzchołek góry lodowej. Ze względu na zmiany zachodzące w przemyśle elektronicznym nadal stosujemy płyty wielowarstwowe. Ponieważ przestrzeń i waga stają się problemem, istnieje potrzeba zastosowania płytek wielowarstwowych. Ponadto, przy potrzebie szybkości, nic nie zaspokaja takiego pragnienia jak wielowarstwowe płytki PCB.
(Obraz wielowarstwowej płytki drukowanej na izolowanym białym tle)
4. Czy potrzebujesz jedno- czy wielowarstwowych płyt PCB?
Wybór między jedno- a wielowarstwową płytą PCB zależy od kilku kwestii, które omówiono poniżej:
4.1 Jaki poziom funkcjonalności jest mi potrzebny?
Jeśli wymagana funkcjonalność jest złożona, wielowarstwowe płytki drukowane będą dla Ciebie idealne.
4.2 Jaki jest maksymalny rozmiar płytki?
Zbyt duża płytka może zmusić Cię do zastosowania jednostronnych płytek PCB. Płyty wielowarstwowe są małe i kompaktowe.
4.3 Czy trwałość jest priorytetem?
Jak długo chcesz, aby Twoje płyty wytrzymały? Dłuższe projekty muszą się upewnić, że używają wielowarstwowych PCB. Ponieważ te płytki PCB mogą wytrzymać bardzo długi czas przy jednoczesnym dobrym funkcjonowaniu.
4.4 Jaki jest mój budżet?
Czy masz ograniczony budżet? Jeśli finanse nie stanowią problemu, zdecyduj się na wielowarstwowe płytki drukowane. Dzięki nim, będziesz cieszyć się najlepszą jakością i trwałością.
4.5 Jak szybko potrzebuję płytki PCB?
Czy potrzebujesz płyt PCB w możliwie najkrótszym czasie, czy masz cierpliwość, aby czekać? Tak więc, jeśli pilnie potrzebujesz płytki drukowanej w najkrótszym czasie, najlepiej sprawdzi się jednostronna płytka PCB.
(Wielowarstwowa płytka drukowana)
5. Określ liczbę warstw wielowarstwowej płytki drukowanej
Liczba warstw na wielowarstwowej płytce drukowanej zależy od pożądanej funkcjonalności. W zależności od projektu, mogą być potrzebne następujące elementy:
5.1 Czterowarstwowa płytka drukowana
Czterowarstwowa płytka drukowana składa się z czterech warstw przewodzącego materiału podłoża.
5.1.1. Skład czterowarstwowej płytki drukowanej
Czterowarstwowa płytka drukowana składa się z warstwy górnej, dolnej i zewnętrznej. Warstwy wewnętrzne 1 i 2 znajdują się w rdzeniu, zwykle działając jako płaszczyzny zasilania lub trasy sygnałowe. Dlatego, skład czterowarstwowej płytki drukowanej to trzy warstwy sygnałowe i warstwa GND (masa).
5.1.2 Względne zalety czterowarstwowej płytki drukowanej
Trwałość - czterowarstwowe płytki drukowane są bardzo trwałe w porównaniu z jedno- i dwuwarstwowymi.
Kompaktowy rozmiar - dzięki niewielkim rozmiarom czterowarstwowa płytka drukowana może z łatwością zmieścić się w wielu urządzeniach.
Elastyczność - może odpowiednio pracować na wielu urządzeniach elektronicznych. I to niezależnie od tego, czy są one zaangażowane, czy nie.
Bezpieczeństwo - czterowarstwowe PCB mają doskonałe wyrównanie warstw masy i mocy. To sprawia, że czterowarstwowe PCB są bardzo bezpieczne.
Lekkość - czterowarstwowe PCB mają niewielkie zapotrzebowanie na wewnętrzne okablowanie. Są lekkie.
5.1.3. Typowe obszary zastosowań czterowarstwowych płyt PCB
Projektowanie i produkcja czterowarstwowych płyt PCB jest trudna i kosztowna. Jednak płyty te zwracają się z nawiązką dzięki szerokim obszarom ich zastosowania. Czterowarstwowe płytki PCB można znaleźć w systemach satelitarnych i narzędziach sond kosmicznych. Doskonale sprawdzają się również w urządzeniach rentgenowskich, czterowarstwowych tomografach komputerowych i serwerach plików.
5.2 Sześciowarstwowa płytka drukowana
Sześciowarstwowa płytka drukowana to płytka, która składa się z sześciu warstw materiału nośnego. Odkąd pojawiły się na rynku, nigdy nie włączyły biegu wstecznego.
5.2.1 Skład sześciowarstwowej płytki drukowanej
To tak jak w przypadku czterowarstwowej płytki drukowanej, składa się z dwóch dodatkowych rzędów materiału dielektrycznego i dwóch dodatkowych warstw miedzi. W sześciowarstwowym stosie "rdzeń" stanowi drugi i czwarty rząd dielektryka. Pierwszym i trzecim jest prepreg.
5.2.2 Względne zalety sześciowarstwowych PCB
Wytrzymałość - są grubsze, co oznacza, że są zdrowsze.
Kompaktowość - ponieważ są grube, mają zwiększoną pojemność technologiczną i mogą zużywać niewiele miejsca.
Wysoka pojemność - te płytki PCB oferują urządzeniom elektronicznym optymalną moc, znacznie minimalizując zakłócenia elektromagnetyczne i przesłuchy.
5.2.3 Wspólne obszary zastosowań sześciowarstwowych PCB
Sześciowarstwowe płytki drukowane znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach. Na przykład, znajdują one zastosowanie w komputerach, przechowywaniu danych i systemach alarmu przeciwpożarowego.
5.3 Złożone wielowarstwowe płytki drukowane
Jak wspomniano wcześniej, trendy w przemyśle elektronicznym zmieniają się niemal codziennie. Miniaturyzacja i potrzeba szybkości wymuszają rozwój złożonych płyt PCB. Nic dziwnego, że obecnie mamy do czynienia ze złożonymi, wielowarstwowymi płytami PCB składającymi się z ponad 30 warstw.
(Część złożonej płyty PCB)
6. Jak rozpoznać wielowarstwowej PCB
Dla nowicjuszy identyfikacja wielowarstwowej płytki drukowanej może być nieco trudna. Jak więc stwierdzić, że Twoja płyta ma więcej niż jedną warstwę? Przeczytaj poniżej, aby to zrozumieć:
Obserwuj krawędź płytki drukowanej. - Jeśli chcesz łatwo stwierdzić, czy Twoja płyta PCB jest wielowarstwowa, czy nie, obserwuj jej granice. Zaletą wielowarstwowej płytki PCB jest nieco większa grubość.
Obejrzyj powierzchnię miedzi pod lampą błyskową. - Powierzchnia miedzi pod drugą warstwą w wielowarstwowych płytkach PCB jest grubsza niż w jednowarstwowych płytkach PCB.
Użyj intensywnego światła do analizy warstwy wewnętrznej - Jeśli użyjesz jasnego światła, zobaczysz, czy Twoja płytka ma jakieś warstwy wewnętrzne.
Obserwuj ślady i ścieżki. - Ścieżki i ścieżki jednowarstwowych płytek PCB różnią się od wielowarstwowych płytek PCB. W przypadku wielowarstwowych płytek drukowanych, na pewno zauważysz ścieżki sygnału powrotnego.
(Wielowarstwowa płytka drukowana na czerwonym tle)
7. Zasady projektowania wielowarstwowych płytek drukowanych
Poniżej podano zasady projektowania, których należy przestrzegać przy projektowaniu wielowarstwowych obwodów drukowanych:
7.1 Grubość miedzi powinna być większa niż przeciętna. - Wielowarstwowe PCB wymagają dodatkowej miedzi, w przeciwieństwie do płytek jednostronnych.
7.2 Należy odpowiednio zwiększyć szerokość śladu. - W oparciu o jego funkcjonalność, należy zwiększyć szerokość śladu w oparciu o liczbę warstw.
7.3 Unikaj okablowania pod kątem 90 stopni, aby uniknąć problemów z EMI (indukcją elektromagnetyczną). - Za wszelką cenę unikaj okablowania pod kątem 90 stopni i zamiast tego uciekaj się do okablowania pod kątem 45 stopni, aby uniknąć problemów z EMI.
7.4 Przezwyciężenie wpływu pola magnetycznego i zwiększenie ścieżki powrotnej lub płaszczyzny uziemienia. - Upewnij się, że blokujesz siłę magnetyczną poprzez zmianę trasy linii pola magnetycznego.
7.5 Musimy oddzielić analogowe i cyfrowe części obwodu od płaszczyzny uziemienia, a one potrzebują jakiegoś połączenia w jednym punkcie. - To jest tak proste. Aby uzyskać najlepszy projekt, upewnij się, że części cyfrowe i analogowe obwodu są oddzielone od płaszczyzny uziemienia. Nie powinny one być w kontakcie z płaszczyzną uziemienia w żadnym momencie.
7.6 Unikanie sprzężenia szumów i unikanie długich ścieżek zawierających sygnały analogowe i cyfrowe - - Możesz zredukować szumy używając redukcji pasma. Musisz rozplanować swoją płytkę drukowaną, aby zapewnić, że unikniesz przypadków sprzężenia hałasu.
7.7 Kondensatory odsprzęgające w celu rozwiązania problemu indukcyjności błądzącej. - Kondensatory odsprzęgające muszą być podłączone do płaszczyzny uziemienia o niskiej impedancji, aby były skuteczne. Używając prawidłowego połączenia kondensatora odsprzęgającego w miejscu wpływu, można uniknąć wielu problemów.
(Zrobotyzowane lutowanie wielowarstwowej PCB)
8. Produkcja wielowarstwowych płyt PCB
Produkcja wielowarstwowych płytek drukowanych jest nieco szczegółowa. Aby wyprodukować wielowarstwową płytę PCB, należy nałożyć na przemian kilka warstw arkusza włókna szklanego nasyconego żywicą epoksydową, znanego jako prepreg. Należy upewnić się, że laminowanie przewodzących materiałów rdzeniowych odbywa się pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze przy użyciu prasy hydraulicznej. Po schłodzeniu, powstały w ten sposób element poddawany jest takim samym procesom jak dwustronna płytka PCB.
8.1 Uczyń wewnętrzną warstwę płytki drukowanej rdzeniem
Podczas produkcji wielowarstwowych płytek PCB należy pamiętać o tym, aby wewnętrzne warstwy płytki stanowiły jej serce. W ten sposób można mieć pewność, że wszystkie warstwy pozostaną w zamierzonym położeniu.
8.2 Laminowanie wielowarstwowych płytek drukowanych
Nigdy nie należy zapominać o laminowaniu warstw wielowarstwowej płytki drukowanej. Laminowanie zwiększa funkcjonalność i możliwości płytki drukowanej.
(Zakład produkcji wielowarstwowej PCB)
9. Najczęstsze problemy w produkcji wielowarstwowej PCB
Produkcja wielowarstwowych obwodów drukowanych nie jest sama w sobie procesem łatwym. Jak być może dobrze wiesz, wielowarstwowe płytki drukowane napotykają na pewne problemy podczas produkcji. Istnieje kilka problemów, które producenci napotykają podczas produkcji wielowarstwowych obwodów drukowanych. Jednakże, niektóre z najczęstszych obejmują następujące problemy:
Wyrównanie warstw
Jak zapewne już wiesz, wielowarstwowe płytki PCB składają się z kilku warstw. W przeciwieństwie do jednostronnych PCB, wielowarstwowe PCB mają więcej niż jedną warstwę. Problem pojawia się przy próbie ich prawidłowego wyrównania podczas montażu. Słabe wyrównanie warstw jest jednym z obszarów, które wielu producentów uważa za wyzwanie.
Wybór materiału podłoża
Rodzaj materiału podłoża, który wybierzesz, będzie miał wpływ na funkcjonalność Twojej płytki. Również w tym przypadku wielu projektantów nie radzi sobie z wyborem najlepszego materiału do zastosowania.
Stratyfikacja
Podczas produkcji PCB, wyzwaniem może być różne pogrupowanie części płytki w jedną grupę. Jest to problem, szczególnie przy produkcji wielkoseryjnej.
Wilgoć i zanieczyszczenia
Wielu producentów wielowarstwowych płyt PCB nie rozumie, jak zapobiegać wilgoci i korozji. Jednak rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie najlepszego wykończenia powierzchni i właściwe przechowywanie.
Dokładność wiercenia
Słabe wiercenie prowadzi do słabej funkcjonalności płytki. Może to wynikać z zastosowania niewłaściwego sprzętu lub błędnych pomiarów.
Wybór otworów przelotowych
Kolejnym dużym wyzwaniem dla producentów jest wybór odpowiedniego otworu przelotowego. Producenci mogą uniknąć takich problemów stosując najnowszą technologię otworów przelotowych.
(Uszkodzona płytka wielowarstwowa)
10. Dostosuj swoją wielowarstwowej PCB
Jeśli chcesz, możesz dostosować swoją wielowarstwową płytkę PCB do swoich potrzeb. Jest wielu ekspertów, którzy potrafią stworzyć wielowarstwową płytkę PCB w taki sposób, jaki sobie życzysz. Należy jednak pamiętać o kilku sprawach, które pokrótce omówiono poniżej:
10.1 Środki ostrożności przy tworzeniu wielowarstwowej płytki drukowanej na zamówienie
Przed podjęciem decyzji o dostosowaniu płyty PCB do własnych potrzeb, należy zwrócić uwagę na pewne środki ostrożności. W tym przypadku należy liczyć się z wysokimi kosztami dostosowania, długim czasem oczekiwania i dużą ilością przeróbek.
10.2 Jak zmniejszyć koszty dostosowania do potrzeb klienta
Koszty dostosowywania płyt PCB są zawsze ogromne. Można je jednak obniżyć poprzez zmniejszenie rozmiaru i wybór materiału płytki drukowanej. Po pierwsze, konieczne może być poświęcenie płytki PCB o skomplikowanych kształtach, co może okazać się kosztowne dla użytkownika.
10.3 Wybór właściwego dostawcy wielowarstwowej PCB
Korzystanie z usług niedoświadczonego dostawcy wielowarstwowych płyt PCB ma katastrofalne skutki. Jeśli masz do czynienia z niewłaściwym dostawcą, spodziewaj się opóźnień. Opóźnienia te z kolei będą miały negatywny wpływ na reputację Twojej firmy. Aby uzyskać najlepsze usługi, należy wybrać te o ugruntowanej pozycji, które mają dziesiątki lat doświadczenia w tej dziedzinie.
(Płytka PCB wykonana na zamówienie)
Podsumowanie
Mamy pasję do elektroniki. To pozwala nam stać się najlepszymi producentami obwodów wielowarstwowych w okolicy. Jesteśmy firmą, której można zaufać w zakresie obwodów wielowarstwowych do wykorzystania w zaawansowanych aplikacjach.
Mamy zespół ekspertów, którzy używają najnowocześniejszych urządzeń do produkcji wielowarstwowej, aby zapewnić, że nasze płyty pasują do projektu. Porozmawiaj z nami, aby obniżyć koszty produkcji wielowarstwowej. Zadzwoń do nas już dziś, aby uzyskać szybką i dokładną wycenę wielowarstwowych obwodów drukowanych.