1. Was ist eine Multilayer-Leiterplatte?
Um den Platz- und Gewichtsbeschränkungen moderner elektronischer Geräte gerecht zu werden, müssen mehrschichtige PCBs verwendet werden, die, wie der Name schon sagt, aus mehreren Materialschichten bestehen, die zu einer einzigen Leiterplatte zusammenlaminiert sind. Mehrschichtige Leiterplatten werden unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen hergestellt, damit sich die Schichten fest miteinander verbinden und Luftblasen innerhalb der Platte vermieden werden.
Anwendungen und Vorteile von Multilayer-Leiterplatten
Da die moderne Elektronik immer kleiner und komplexer in der Funktion wird, bieten Multilayer-PCBs viele deutliche Vorteile gegenüber Single-Layer-PCBs, insbesondere in den folgenden Anwendungen:
Datenspeicherung, Satellitensysteme, mobile Kommunikation, Signalübertragung, industrielle Steuerung, Raumfahrtausrüstung, nukleare Detektionssysteme
Zu den Vorteilen der Verwendung von Multilayer-Leiterplatten in diesen Anwendungen gehören:
1. Multilayer-Leiterplatten verarbeiten mehr Schaltungen als ein- oder doppelseitige Leiterplatten, vorausgesetzt, die Leiterplattenfläche ist gleich. Die hohe Bestückungsdichte von Multilayer-Leiterplatten macht sie für Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeitsanwendungen in komplexen Systemen geeignet. 2.
2. Die geringe Größe und das geringe Gewicht von Multilayer-Leiterplatten machen sie ideal für Geräte mit Platz- und Gewichtsbeschränkungen.
3. Multilayer-Leiterplatten sind sehr zuverlässig. 4.
4. Mehrschichtige Leiterplatten sind flexibel und können in Schaltungsstrukturen verwendet werden, die gebogen werden müssen.
5. Mehrschichtige Leiterplatten können hohen Temperaturen und Drücken standhalten und können in Geräten verwendet werden, bei denen die Haltbarkeitseigenschaften der Schaltung wichtig sind.
6. Das Routing mit kontrollierter Impedanz ist in Multilayer-Leiterplatten einfach.
7. Die Leistungs- und Erdungsschichten in mehrschichtigen Leiterplatten tragen zur EMI-Abschirmung bei. 2.
2. Thermischer Stress in Multilayer-Leiterplatten
Bei der Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten werden halbgehärtete Bleche und Kernmaterialschichten aufeinander gestapelt. Die Leiter sind in einem Harzmaterial eingekapselt und die Schichten sind mit Klebstoffen miteinander verbunden. Alle an einer mehrschichtigen Leiterplatte beteiligten Materialien weisen unterschiedliche Raten der Wärmeausdehnung und -kontraktion auf, die als Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) bekannt sind. der CTE-Unterschied und die Temperaturerhöhung führen zu einem Temperaturfeld und einem thermischen Spannungsfeld in der Multilayer-Leiterplatte. Hohe thermische Belastungen können zu Verformungen der Leiterplatte führen und zu ernsthaften Problemen in Bezug auf Schaltungsbetrieb, Zuverlässigkeit und Lebensdauer führen.
3. Die Bedeutung der Wärmespannungsanalyse von Multilayer-Leiterplatten
Die thermische Belastungsanalyse ist eine gekoppelte Temperatur- und Belastungsfeldanalyse auf einer mehrschichtigen Leiterplatte, die eine thermische Belastungsanalyse verwendet, um die Auswirkungen von Hoch- und Niedertemperaturzyklen auf die Schaltungskomponenten und den Betrieb zu analysieren. Das physische Layout der mehrschichtigen Leiterplatte wird dann basierend auf den Ergebnissen der thermischen Belastungsanalyse modifiziert, was dazu beiträgt, die Temperatur- und thermischen Belastungsfelder der mehrschichtigen Leiterplatte zu reduzieren.
Die Analyse der thermischen Belastung ist in vielerlei Hinsicht hilfreich, einschließlich
1. Platzieren von Vorrichtungen entsprechend der Temperaturbelastung und Scherung auf den Lötstellen der Multilayer-Leiterplatte.
2. Vorhersage der Wahrscheinlichkeit von Delaminierung und Mikrorissen in mehrschichtigen Leiterplatten. 3.
3. Vorhersage, ob bei mehrschichtigen Leiterplatten eine Verformung auftritt.
Beim Design optimierter Multilayer-Leiterplatten sind die Ergebnisse der Wärmespannungsanalyse sehr nützlich, um Temperatur- und Spannungsextreme in Multilayer-Leiterplatten effektiv zu reduzieren und auch die thermische Zuverlässigkeit, physikalische Robustheit und Lebensdauer von Multilayer-Leiterplatten zu verbessern.
