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技術(shù)專(zhuān)題
單層與多層PCB - 它們有何不同？
單層與多層PCB - 它們有何不同？
在設(shè)計(jì)印刷電路板之前，您必須決定是使用單層還是多層PCB。這兩種設(shè)計(jì)都用于許多日常設(shè)備。您使用該板的項(xiàng)目類(lèi)型將決定哪一個(gè)最適合您。多層板更常見(jiàn)于復(fù)雜的設(shè)備，而單層板可用于更簡(jiǎn)單的設(shè)備。本文將幫助您了解差異并為您的項(xiàng)目選擇正確的類(lèi)型。
根據(jù)這些PCB的名稱(chēng)，您大概可以猜到有什么區(qū)別。單層板具有一層基材（也稱(chēng)為基板），而多層板包含多層。仔細(xì)檢查它們時(shí)，您會(huì)注意到這些板的構(gòu)造和功能存在許多差異。
1.單層PCB
單面板也稱(chēng)為單面板。它們的一側(cè)有組件，另一側(cè)有導(dǎo)體圖案。這些板有一層導(dǎo)電材料（通常是銅）。單層板由基板、導(dǎo)電金屬層、保護(hù)焊料層和絲印層組成。在許多更簡(jiǎn)單的電子設(shè)備中都可以找到單層板。
2.雙面PCB
可以使用雙層或雙面板。該板的層數(shù)多于單層，但少于多層。單面PCB的雙面版本有一個(gè)基板層。它們?cè)诨暮突纳隙加幸粚訉?dǎo)電金屬。
電路和組件可以相互連接的兩種方式之一是通過(guò)通孔： * 通孔：這些是電路板上的小孔，電線（或引線）通過(guò)這些小孔饋入。然后，將適當(dāng)?shù)慕M件焊接到其上。
表面貼裝：這些PCB由直接焊接到板上的引線制成。由于電路板是元件的布線表面，因此電路占用的空間更少。
3.多層PCB
多層PCB由多個(gè)堆疊在一起的雙面板組成。他們可以根據(jù)需要擁有盡可能多的板，但最長(zhǎng)的一塊是129層厚。它們通常有4到12層。但是，不尋常的量會(huì)導(dǎo)致焊接后翹曲或扭曲等問(wèn)題。
多層板的基板層在每一側(cè)都有導(dǎo)電金屬。每塊板使用專(zhuān)門(mén)的粘合劑和絕緣材料連接。多層板的邊緣有阻焊層。
通孔是允許層相互通信的路徑。這些路徑可以分為三類(lèi)：
* 通孔：穿過(guò)電路板的所有層
* Blind：將內(nèi)層連接到外層
* Buried：連接兩層內(nèi)部材料，使它們無(wú)法從外部進(jìn)入
多層板經(jīng)常出現(xiàn)在具有許多連接的復(fù)雜設(shè)備中。
單層PCB優(yōu)勢(shì)
與其他類(lèi)型的電路板相比，單層PCB的優(yōu)勢(shì)很多。根據(jù)您項(xiàng)目的要求，它們可能是您的最佳選擇。這些是：
* 更便宜：與多層和雙面PCB相比，單層PCB生產(chǎn)和設(shè)計(jì)所需的資源、時(shí)間和專(zhuān)業(yè)知識(shí)更少。它們的成本也更低。單面板比多層PCB更實(shí)惠。這是因?yàn)槭褂脝蚊姘蹇梢员３指哔|(zhì)量和高性能。與多層PCB相比，單面板的顯著優(yōu)勢(shì)是成本更低。
* 更容易設(shè)計(jì)和生產(chǎn)：大多數(shù)設(shè)計(jì)師都可以輕松設(shè)計(jì)和制造單面板。設(shè)計(jì)和生產(chǎn)將比多層印刷電路板容易得多。它們還產(chǎn)生始終如一的積極結(jié)果。由于它們的簡(jiǎn)單性，幾乎任何PCB公司都可以創(chuàng)建單層板。
* 大批量：這些板易于生產(chǎn)，因此您可以毫無(wú)問(wèn)題地大量訂購(gòu)。批量訂購(gòu)將使您從單面PCB中獲得最大價(jià)值，因?yàn)樗档土嗣繅K電路板的成本。
* 交貨時(shí)間更短：?jiǎn)螌影逵捎谄浜?jiǎn)單性而易于制造，并且比多層PCB需要更少的資源。對(duì)于那些需要快速PCB的人來(lái)說(shuō)，它們是理想的選擇，即使它們是大批量的。
單層PCB優(yōu)勢(shì)
盡管具有成本優(yōu)勢(shì)和其他好處，但由于其局限性，單層板并不是每個(gè)項(xiàng)目的最佳選擇。
* 簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)：雖然單層板的簡(jiǎn)單性是它們最大的好處之一，但它也有很大的局限性。單層不足以為需要許多組件或連接的更復(fù)雜的設(shè)備提供足夠的功率和空間。如果電線相互交叉，設(shè)備將無(wú)法正常工作。因此，板子必須足夠大以容納所有東西。單面PCB無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)。
* 較低的速度和運(yùn)行容量：這些板的連接數(shù)量有限，這也會(huì)影響其功率和速度。這些電路較少的電路板不太堅(jiān)固并且具有較低的操作能力。對(duì)于特定的應(yīng)用程序，它們可能不夠強(qiáng)大。
* 更大的尺寸和更重的重量：要增加單面板的能力，你需要擴(kuò)大它的尺寸而不是增加一層。這就是多層PCB可以做到的。雖然您可以使用多個(gè)板，但單個(gè)多層板可能足以滿(mǎn)足您的確切需求。如果有更多的板，最終產(chǎn)品會(huì)更重。
單層PCB - 權(quán)衡利弊
您需要評(píng)估項(xiàng)目的需求并確定單層板是否適合您。由于成本低、生產(chǎn)時(shí)間短，它們是簡(jiǎn)單設(shè)備的最佳選擇。它們不適合更復(fù)雜的項(xiàng)目，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈ψ銐虻墓δ堋?span>
在您決定使用單層PCB之前，請(qǐng)權(quán)衡利弊。單層PCB的優(yōu)缺點(diǎn)可以總結(jié)如下：
優(yōu)點(diǎn)：
* 更低的花費(fèi)
* 更直接的設(shè)計(jì)和制作
* 大批量生產(chǎn)能力
* 更短的交貨時(shí)間
缺點(diǎn)：
* 對(duì)于復(fù)雜的項(xiàng)目要簡(jiǎn)單
* 較低的運(yùn)營(yíng)能力
* 速度較慢
* 更大的尺寸
*更大的重量
單面PCB是否適合您的項(xiàng)目？如果它們符合您的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，那么可以。
單層PCB應(yīng)用
由于成本低且易于生產(chǎn)，這些板在許多電子應(yīng)用中很受歡迎。隨著電子產(chǎn)品變得越來(lái)越復(fù)雜，多層面板變得越來(lái)越普遍。然而，單層板仍然是最流行的類(lèi)型。它們通常出現(xiàn)在具有單一功能的設(shè)備中。它們不需要訪問(wèn)大型數(shù)據(jù)集或互聯(lián)網(wǎng)，并且可以用于特定目的。
單層PCB可以在咖啡機(jī)等小型家用電器中找到。這些是許多計(jì)算器、收音機(jī)、打印機(jī)和LED燈背后的技術(shù)。單面PCB是更簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)設(shè)備（例如固態(tài)驅(qū)動(dòng)器）的標(biāo)準(zhǔn)配置。但是，也可以使用電源和傳感器等組件。
多層PCB優(yōu)勢(shì)
多層板比單層板更適合特定應(yīng)用。有些設(shè)備可能需要多層。多層多層PCB提供許多好處：
* 適用于更復(fù)雜的項(xiàng)目：具有更多組件和復(fù)雜電路的設(shè)備通常需要多層板。如果您有多個(gè)電路，則可以添加層以使其空間更大。許多板允許充足的連接，使其成為高級(jí)設(shè)備的理想選擇。具有多種用途和高級(jí)功能的設(shè)備（例如智能手機(jī)）需要這種復(fù)雜程度。
* 卓越的品質(zhì)：多層板的生產(chǎn)更具挑戰(zhàn)性，需要更多的規(guī)劃。它們往往比其他板具有更高的質(zhì)量。這些板需要更多的技能和先進(jìn)的工具來(lái)設(shè)計(jì)和構(gòu)建，而不是簡(jiǎn)單的組件。這增加了生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的機(jī)會(huì)。這些板包括復(fù)雜的受控阻抗特性和電磁干擾屏蔽，以提高性能。
* 增加功率：多層PCB具有更高的電路密度，使其比簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)更強(qiáng)大。它們可以以更高的速度運(yùn)行并具有更高的運(yùn)行能力，這通常是高級(jí)設(shè)備所需要的。這允許更好的性能。
* 更耐用：層數(shù)更多的電路板比單面PCB更堅(jiān)固。這就是為什么向具有多層的電路板添加功能比增加其尺寸更好的原因。這些板更耐用，可以承受更惡劣的環(huán)境，通常使它們使用壽命更長(zhǎng)。
* 多層PCB更小更輕。這允許增強(qiáng)耐用性，同時(shí)保持小巧輕便。您可以從更小的空間中擠出更多功能，因?yàn)樗鼈儗佣询B在彼此之上而不是在其他板上。更小的尺寸也意味著更輕的重量。為了匹配多層板的功能，單層板必須很大。它可以與多個(gè)單層板匹配。但是，這會(huì)增加最終產(chǎn)品的重量和尺寸。
* 一個(gè)連接點(diǎn)：多個(gè)PCB組件將需要多個(gè)連接。另一側(cè)的多層板與一個(gè)連接點(diǎn)一起使用。這簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并減輕了重量。多層板通常比單面板好。
多層PCB優(yōu)勢(shì)
多層板提供了許多好處，包括增強(qiáng)的功能，但它們是有代價(jià)的。這些缺點(diǎn)可能并不適合所有類(lèi)型的項(xiàng)目。這些包括：
* 更昂貴：制造和制造具有更多層的電路板比僅制造一層或兩層的電路板成本更高。這需要更多的時(shí)間和技能，從而增加了成本。必須權(quán)衡多層組件的收益和成本。堅(jiān)持使用單層零件可能會(huì)更好。
多層板設(shè)計(jì)和生產(chǎn)比單層板復(fù)雜。這需要熟悉專(zhuān)業(yè)設(shè)備的高技能設(shè)計(jì)師和制造專(zhuān)業(yè)人員。在此過(guò)程中，您也更有可能遇到困難，尤其是在您的資源有限的情況下。
* 有限的可用性：多層板的生產(chǎn)和提供可靠的服務(wù)更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈冃枰獙?zhuān)業(yè)化。找到合適的公司來(lái)設(shè)計(jì)、制造或維修高層板可能很困難。尋找可以修復(fù)修復(fù)電路板的人可能更具挑戰(zhàn)性。
* 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)多層板比單層板花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。需要考慮許多部件才能從不同的層制作單個(gè)板。這些步驟更復(fù)雜，這增加了所需的時(shí)間。如果您快速需要電路板，多層PCB可能不是最佳選擇。如果您在生產(chǎn)過(guò)程中犯了錯(cuò)誤或希望進(jìn)行更改，則返工可能需要很長(zhǎng)時(shí)間。您可能需要更換零件或增加材料成本。
* 更復(fù)雜的維修：盡管多層PCB可以可靠，但由于其復(fù)雜性，它們更容易出現(xiàn)故障。假設(shè)電子元件出現(xiàn)故障或電路板受到物理?yè)p壞。如果從外部看不到電路板的層和連接它們的通孔，則發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可能具有挑戰(zhàn)性。由于組件數(shù)量眾多，維修更加復(fù)雜且耗時(shí)更長(zhǎng)。
多層PCB - 權(quán)衡利弊
多層印刷電路板非常適合電子設(shè)備。更復(fù)雜的設(shè)備可以使用多層印刷電路板。您將需要愿意為更好的功能和其他好處支付更多費(fèi)用。如果您考慮多層PCB的優(yōu)缺點(diǎn)，將會(huì)有所幫助。此外，請(qǐng)考慮您的項(xiàng)目需求以及可用于購(gòu)買(mǎi)電路板的資源數(shù)量。多層PCB有很多優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)：
* 管理更復(fù)雜功能的能力
* 更高的質(zhì)量
* 更高的功率、操作能力和速度
* 增強(qiáng)耐用性
* 體積更小，重量更輕
* 一個(gè)連接點(diǎn)
缺點(diǎn)：
* 更高的價(jià)格
* 生產(chǎn)和設(shè)計(jì)更復(fù)雜
* 只有有限的可用性
* 更長(zhǎng)的交貨時(shí)間
* 更復(fù)雜的維修
多層PCB應(yīng)用
隨著技術(shù)的進(jìn)步，多層PCB將變得更加普遍。當(dāng)今許多電子設(shè)備都需要多層電路板，因?yàn)樗鼈兊某叽巛^小且功能復(fù)雜。多層板用于許多行業(yè)，尤其是具有多種功能或更復(fù)雜功能的行業(yè)。
許多計(jì)算機(jī)組件包括使用多層印刷電路板的主板和服務(wù)器。這些板用于所有類(lèi)型的計(jì)算機(jī)化設(shè)備，包括平板電腦和智能手機(jī)，以及智能手表和智能手機(jī)。智能手機(jī)大約需要12層。高級(jí)功能需要多層板才能使智能手機(jī)、筆記本電腦或GPS設(shè)備等電子設(shè)備工作，包括手機(jī)信號(hào)塔、衛(wèi)星技術(shù)和GPS技術(shù)。
盡管設(shè)備比智能手機(jī)和信號(hào)塔更簡(jiǎn)單，但它們至少需要4-8層才能發(fā)揮作用。這些產(chǎn)品包括越來(lái)越多地使用多層技術(shù)的空調(diào)和微波爐等家用電器。
由于其可靠性、小尺寸和輕量化設(shè)計(jì)，醫(yī)療設(shè)備通常使用多層以上的電路板。多層印刷電路板用于X光機(jī)、心臟監(jiān)視器、CAT掃描設(shè)備和許多其他應(yīng)用。
電子元件越來(lái)越多地用于航空航天和汽車(chē)工業(yè)。它們必須耐用且輕便。這使得這種類(lèi)型的PCB非常適合。這些組件需要承受高溫、磨損和其他惡劣條件。這些板被許多組件使用，包括GPS系統(tǒng)、車(chē)載計(jì)算機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器、大燈開(kāi)關(guān)、GPS系統(tǒng)和其他電子設(shè)備。
高層PCB是工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)特性。工業(yè)機(jī)器正變得越來(lái)越計(jì)算機(jī)化，并配備了需要PCB的控制和傳感器。由于工業(yè)環(huán)境惡劣，該設(shè)備需要高功能性、可靠性、耐用性和卓越的功能性。
多層PCB用于許多電子設(shè)備類(lèi)型，包括天氣分析設(shè)備、警報(bào)系統(tǒng)和原子加速器。
決定您需要單層還是多層PCB
如果您確定您的項(xiàng)目是否需要多層或單層印刷電路板，這將有所幫助。然后，考慮您擁有哪種類(lèi)型的項(xiàng)目以及最適合的項(xiàng)目。以下是您應(yīng)該問(wèn)自己的五個(gè)問(wèn)題：
1. 我需要哪個(gè)級(jí)別的功能？如果它更復(fù)雜，您可能需要更多層。
2. 最大板尺寸是多少？多層板允許在更小的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多功能。
3. 你重視耐用性嗎？如果優(yōu)先考慮耐用性，多層是最佳選擇。
4. 我要花多少錢(qián)？單層板最適合低于500美元的預(yù)算。
5. PCB的交貨時(shí)間是多少？單層印刷電路板的交貨期比多層板短。
需要解決其他技術(shù)問(wèn)題，例如工作頻率、密度和信號(hào)層。這些問(wèn)題將決定您是否需要一層、三層、四層或更多層的電路板。