Преимущества и недостатки многослойных плат

Одна из основных задач микроэлектронной промышленности заключается в создании все более сложных устройств при сохранении их компактных размеров. Для этого разработано множество методов – в частности, использование многослойных печатных плат. Такие ПП отличаются от одно- и двухсторонних тем, что токопроводящие слои расположены не только на внешних сторонах, но и внутри. Применение печатных плат этого типа позволяет реализовать более сложные схемы, не увеличивая размеры конечного устройства.

Изготовление многослойных печатных плат

Платы данного типа изготавливаются путем соединения (прессованием) нескольких одно- или двухсторонних ПП. Основной проблемой при этом является соединение внутренних токопроводящих слоев с внешними. Для ее решения предложено несколько методов:

Попарное прессование. Данный метод заключается в соединении 2 двухсторонних заготовок. Предварительно на каждой из них выполняются схемы внутренних слоев, а также сверлятся и металлизируются отверстия межслойных переходов. Затем заготовки спрессовываются, а оставшиеся после этого внешние слои трассируются и обрабатываются как обычная двухсторонняя плата. После этого в многослойной плате проделываются и металлизируются сквозные отверстия, соединяющие оба внешних слоя.

Метод открытых контактных площадок. В этом случае также прессуются несколько заготовок, причем в вышележащих (внешних) пластинах предварительно перфорируются окна для доступа к внутренним токопроводящим слоям. Это накладывает определенные ограничения на плотность размещения компонентов на внешних слоях ПП.

Метод выступающих выводов. Данный способ заключается в выведении контактных выводов внутренних слоев в перфорированные окна внешних. После склеивания заготовок выводы либо загибают на монтажные площадки под колодки, либо подпаивают к контактным площадкам наружного слоя. В перфорированных окнах в плате устанавливаются микросхемы, поэтому количество выступающих выводов должно соответствовать числу их контактных концов.

Послойное наращивание. Этот способ заключается в последовательном наращивании токопроводящих и диэлектрических слоев. Сначала на металлическую фольгу наклеивается слой диэлектрика с проделанными отверстиями для межслоевых переходов. Затем стенки отверстия металлизируются гальваническим способом. На следующем этапе на поверхность диаэлектрика наносится второй токопроводящий слой полуаддитивным методом. На него также наклеивается слой диэлектрика с просверленными отверстиями, которые потом металлизируются. Таким образом создается многослойная плата с глухими и сквозными межслойными переходами.

Металлизация сквозных отверстия. В данном случае сначала изготавливаются отдельные заготовки из токопроводящих и электрических слоев, которые затем прессуются в пакет. После этого в готовой многослойной плате просверливаются и металлизируются сквозные отверстия, соединяющие все (и внутренние, и внешние) токопроводящие слои.

Преимущества многослойных плат

Высокая плотность размещения компонентов. В многослойных платах несколько токопроводящих слоев, на которых можно разместить больше электронных компонентов. С одной стороны, это позволяет реализовать более сложные схемы без увеличения размеров конечного устройства, с другой – наоборот, сократить габариты электронной продукции.

Более эффективная работа оборудования. За счет повышенной плотности расположения электронных компонентов сокращается длина проводников. Это позволяет реализовать с помощью многослойных плат высокочастотные электронные схемы, ускорить передачу сигналов (что особенно важно в производстве вычислительной техники), а также сократить помехи и шумы, возникающие в электрической цепи.

Экранирование компонентов. Современные SMD-компоненты из-за небольших размеров более подвержены электромагнитным воздействиям. Наличие нескольких диэлектрических слоев позволяет эффективно экранировать их как от внешнего влияния, так и друг от друга, тем самым повысив устойчивость и безотказность конечного устройства.

Оптимальный отвод тепла. За счет наличия нескольких токопроводящих и изолирующих слоев ПП тепло, выделяемое о время работы устройства, эффективнее отводится от электронных компонентов, что предотвращает их перегревание. Также этому способствуют металлизация и движение воздуха в межслоевых соединениях.

Недостатки многослойных плат

Основной недостаток, свойственный многослойным платам, заключается в сложности их проектирования и изготовления. Разработка электрической схемы в этом случае подразумевает трассировку токопроводящих путей, расположение компонентов и межслоевых соединений отдельно для каждого слоя с учетом их последующего объединения в единую цепь. Это требует от проектировщика высокой квалификации, развитых навыков работы с CAD-системами, а также увеличивает трудоемкость и время производства.

Многослойные платы также отличаются более сложной технологией производства и повышенным расходом материалов по сравнению с одно- и двухслойными печатными платами. Для их изготовления требуется сложное и дорогое оборудование, а также более развитый контроль качества. Все это увеличивает стоимость многослойных печатных плат.

Кроме того, сложная структура таких ПП с наличием внутренних токопроводящих слоев, перекрытых диэлектриком, затрудняет ремонт конечных изделий. Это также необходимо учитывать при разработке электронной продукции.

Тем не менее, преимущества многослойных печатных плат, позволяющие с их помощью уменьшить размеры и вес, а также повысить производительность и безотказность устройств, делает их востребованными в современной электронной промышленности, особенно в производстве сложной вычислительной техники. В каталоге компании «Ассемрус» вы найдете современное оборудование, комплектующие и материалы для проектировки и изготовления многослойных ПП, поставляемые крупнейшими производителями промышленной техники.