PCB چند لایه

Multilayer board

برد های مدار چاپی (PCB)

هسته اصلی اکثر لوازم الکترونیکی امروزی هستند که عملکردهای اساسی را از طریق ترکیب قطعات و مکانیسم ‌های سیم‌کشی تعیین می‌کنند. اکثر PCB های گذشته نسبتا ساده و با تکنیک های تولید محدود بودند، در حالی که PCB های امروزی بسیار پیچیده تر هستند. از گزینه های انعطاف پذیر پیشرفته گرفته تا انواع عجیب و غریب، PCB ها در دنیای الکترونیک امروزی بسیار متنوع هستند. با این حال، PCB های چند لایه از محبوبیت خاصی برخوردار هستند.

در حالی که PCB های الکترونیکی ساده با عملکرد محدود معمولاً از یک لایه تشکیل شده اند، برد های الکترونیکی پیچیده تر مانند مادربرد رایانه ها از چندین لایه تشکیل شده است. اینها همان PCBهای چند لایه هستند. با افزایش پیچیدگی الکترونیک مدرن، این PCB های چند لایه بیش از هر زمان دیگری گسترش یافته اند، در حالی که تکنیک های ساخت آنها را قادر می سازد تا در اندازه، کاهش قابل توجهی داشته باشند.

PCB چند لایه  است

PCB چند لایه  است که با سه یا چند لایه فویل مس رسانا ساخته می شود. اینها به صورت چندین لایه از بردهای مدار دو طرفه، لمینیت شده و چسبانده شده با لایه‌های عایق محافظ حرارتی بین آنها ظاهر می‌شوند. کل ساختار به گونه ای چیده شده است که دو لایه در طرفین سطح PCB برای اتصال به محیط قرار می گیرد. تمام اتصالات الکتریکی بین لایه ها با راه هایی مانند آبکاری از طریق سوراخ ها، وایو های کور و مدفون انجام می شود. سپس استفاده از این روش منجر به تولید PCBهای بسیار پیچیده بااندازه های مختلف می شود

.Multilayer board

PCB چند لایه به دلیل تغییرات در حال تکامل در صنعت الکترونیک به وجود آمد. عملکردهای الکترونیک در طول زمان به تدریج پیچیده تر شده اند و به PCB های پیچیده تری نیاز داشتند. متأسفانه PCB ها به دلیل مشکلاتی مانند نویز، ظرفیت خازنی سرگردان و تداخل محدود شده بودند و بنابراین باید از محدودیت های طراحی خاصی پیروی می کردند. این ملاحظات طراحی، دستیابی به سطح رضایت بخشی از عملکرد را از یک PCB یک یا حتی دو طرفه دشوار کرد – بنابراین PCB چند لایه متولد شد.

PCB های چند لایه به طور فزاینده ای در الکترونیک محبوب شده اند.

 

آنها در طیف گسترده ای از اندازه ها و ضخامت ها برای پاسخگویی به نیازهای برنامه های کاربردی در حال گسترش خود هستند، با انواع مختلف از چهار تا دوازده لایه. لایه‌ها اغلب به اعداد زوج می‌آیند، زیرا تعداد فرد لایه‌ها می‌تواند مشکلاتی مانند تاب برداشتن در مدار ایجاد کند و تولید آنها مقرون به صرفه نیست. اکثر برنامه‌ها به بین چهار تا هشت لایه نیاز دارند، اگرچه برنامه‌هایی مانند دستگاه‌های تلفن همراه و تلفن‌های هوشمند معمولاً از دوازده لایه استفاده می‌کنند، و برخی از تولیدکنندگان حرفه‌ای پی سی بی توانایی تولید پی سی بی های چند لایه با نزدیک به 100 لایه را دارند. با این حال، پی سی بی های چند لایه با این تعداد لایه به ندرت دیده می شوند، زیرا مقرون به صرفه نیستند.

در حالی که تولید آنها گران‌تر و کار فشرده‌تر است، PCB‌های چند لایه در حال تبدیل شدن به بخش ضروری فناوری مدرن هستند. این در درجه اول به دلیل مزایای زیادی است که آنها ارائه می دهند، به ویژه در مقایسه با انواع تک لایه و دو لایه.

 

مزایای pcb چند لایه

از نقطه نظر فنی، PCB های چند لایه دارای مزایای متعددی در طراحی هستند. این مزایای PCB های چند لایه موجود عبارتند از:

اندازه کوچک

یکی از برجسته ترین و قابل ستایش ترین مزایای استفاده از پی سی بی های چند لایه در اندازه آنها نهفته است. به دلیل طراحی لایه ای خود، PCB های چند لایه ذاتا کوچکتر از سایر پی سی بی  ها با عملکرد مشابه هستند. این یک مزیت بزرگ برای الکترونیک مدرن است، زیرا روند فعلی به سمت ابزارهای کوچکتر، فشرده تر و در عین حال قدرتمندتر مانند تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها، تبلت ها و گجت های پوشیدنی می رود.

ساختار سبک

با PCBهای کوچکتر وزن کمتری به همراه دارد، به خصوص که چندین کانکتور مورد نیاز برای اتصال پی سی بی های تک لایه و دو لایه جداگانه به نفع طراحی چند لایه حذف می شوند. این، دوباره، برای الکترونیک مدرن، که بیشتر به سمت تحرک طراحی شده است، مفید است.

کیفیت بالا

با توجه به حجم کار و برنامه ریزی که باید برای ایجاد PCB های چند لایه انجام شود، این نوع PCB ها از نظر کیفیت بهتر از PCB های تک لایه و دو لایه هستند. آنها همچنین تمایل دارند که در نتیجه قابل اعتمادتر باشند.

افزایش دوام PCB

پی سی بی های چندلایه به دلیل ماهیتشان بادوام هستند. این پی سی بی های چند لایه نه تنها باید وزن خود را تحمل کنند، بلکه باید بتوانند گرما و فشار مورد استفاده برای اتصال آنها را نیز تحمل کنند. علاوه بر این عوامل، پی سی بی های چند لایه از چندین لایه عایق بین لایه‌های مدار استفاده می‌کنند و همه آن‌ها را با عامل اتصال پیش‌آغاز (prepreg) و مواد محافظ به هم متصل می‌کنند.

انعطاف پذیری پیشرفته

اگرچه این مورد برای همه مجموعه های PCB چند لایه صدق نمی کند، برخی از آنها از تکنیک های ساخت و ساز انعطاف پذیر استفاده می کنند که منجر به یک PCB چند لایه انعطاف پذیر می شود. این می تواند یک ویژگی بسیار مطلوب برای کاربردهایی باشد که خم شدن و خمش ملایم ممکن است به صورت نیمه منظم رخ دهد. باز هم، این مورد برای همه PCB های چند لایه صدق نمی کند.

قدرتمندتر PCB

پی سی بی های چند لایه مجموعه هایی با چگالی بسیار بالا هستند و چندین لایه را در یک پی سی بی  واحد ترکیب می کنند. این لایه های نزدیک برد ها را قادر می‌سازد تا اتصال بیشتری داشته باشند و ویژگی‌های الکتریکی ذاتی آنها به آنها اجازه می‌دهد با وجود اندازه کوچک‌تر به ظرفیت و سرعت بیشتری دست یابند.

نقطه اتصال منفرد PCB

PCB های چندلایه به گونه ای طراحی شده اند که به عنوان یک واحد منفرد کار کنند، نه پشت سر هم با سایر اجزای PCB. در نتیجه، آنها به جای چندین نقطه اتصال مورد نیاز برای استفاده از PCBهای تک یا دو لایه، یک نقطه اتصال واحد دارند. این مزیت در طراحی محصولات الکترونیکی نیز به اثبات می رسد زیرا آنها فقط باید یک نقطه اتصال را در محصول نهایی لحاظ کنند. این به ویژه برای وسایل الکترونیکی کوچک و ابزارهایی که برای به حداقل رساندن اندازه و وزن طراحی شده اند مفید است.

این مزایا باعث می‌شود PCB‌های چند لایه در کاربردهای مختلف، به‌ویژه دستگاه‌های موبایل و لوازم الکترونیکی با عملکرد بالا، بسیار مفید باشند. به خودی خود، با توجه بسیاری از صنایع به راه حل های موبایل، PCB های چندلایه در حال یافتن جایگاهی در تعداد فزاینده ای از برنامه های کاربردی خاص صنعت هستند.

معایب PCB چند لایه

مزایای PCB های چند لایه بسیار زیاد است و آنها را برای طیف گسترده ای از فناوری های پیشرفته قابل استفاده می کند. با این حال، این نوع PCB ها برای همه برنامه ها مناسب نیستند.

در واقع، چندین اشکال می تواند حتی مزایای PCB چند لایه را زیر سوال ببرد، به خصوص برای دستگاه های الکترونیکی با هزینه و پیچیدگی کمتر. این معایب شامل موارد زیر است:

هزینه بالاتر

PCBهای چند لایه به طور قابل توجهی گرانتر از PCBهای تک لایه و دو لایه در هر مرحله از فرآیند تولید هستند. طراحی آنها دشوار است و زمان زیادی برای حل مشکلات احتمالی صرف می شود. آنها همچنین برای تولید به یک فرآیند ساخت بسیار پیچیده نیاز دارند که زمان و کار زیادی از طرف پرسنل مونتاژ می گیرد. علاوه بر این، به دلیل ماهیت این PCB ها، هر گونه اشتباه در فرآیند تولید یا مونتاژ مجدداً دشوار است، که منجر به هزینه های اضافی یا هزینه های مواد ضایعاتی می شود. علاوه بر همه اینها، تجهیزات مورد استفاده برای تولید PCBهای چند لایه بسیار گران است زیرا هنوز یک فناوری نسبتاً جدید است. به همه این دلایل، مگر اینکه اندازه کوچک یک ضرورت مطلق برای برنامه باشد، جایگزین های ارزان تر ممکن است به طور کلی انتخاب بهتری باشند.

تولید پیچیده

تولید PCB های چندلایه دشوارتر است و به زمان طراحی بسیار بیشتر و تکنیک های ساخت دقیق تر نسبت به سایر انواع PCB نیاز دارد. این به این دلیل است که حتی نقص های کوچک در طراحی یا ساخت PCB می تواند آن را بی فایده کند.

دسترسی محدود

یکی از بزرگترین مسائل مربوط به PCB های چند لایه هزینه های ماشین آلات مورد نیاز برای تولید آنها است. همه تولید کنندگان PCB بودجه یا نیاز این ماشین آلات را ندارند، بنابراین همه تولید کنندگان PCB آن را انجام نمی دهند.

طراح ماهر مورد نیاز

همانطور که قبلاً بحث شد، پی سی بی های چند لایه از قبل نیاز به طراحی گسترده دارند. بدون تجربه قبلی، این می تواند مشکل ساز باشد. بردهای چندلایه به اتصال بین لایه ها نیاز دارند، اما باید به طور همزمان مشکلات تداخل و امپدانس را کاهش دهند. تنها یک خطا در طراحی می تواند منجر به عدم کارکرد برد شود.

زمان تولید

با افزایش پیچیدگی، نیازهای تولید بیشتر می شود.هر برد به زمان قابل توجهی برای تولید نیاز دارد که در نتیجه هزینه های نیروی کار بیشتر می شود. علاوه بر این، احتمالاً منجر به دوره های طولانی تری بین زمان ثبت سفارش و دریافت محصول می شود که در برخی شرایط می تواند مشکل ساز باشد.

با این حال، این مسائل از کاربرد پی سی بی  های چند لایه کم نمی کند. در حالی که قیمت آنها بیش از یک پی سی بی تک لایه است، پی سی بی چند لایه نسبت به این نوع برد مدار چاپی دارای مزایای زیادی است.

 

درباره Hossein Sediqian

ارسال پاسخ

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *