Einschichtige Leiterplatte vs. mehrschichtige Leiterplatte – Vorteile, Nachteile, Design und Herstellungsprozess.
VorEntwurf einer Leiterplatte, müssen Sie entscheiden, ob Sie eine einschichtige oder mehrschichtige Leiterplatte verwenden möchten. Beide Bauformen kommen in vielen Alltagsgeräten zum Einsatz. Die Art des Projekts, für das Sie das Board verwenden, bestimmt, welches für Sie am besten geeignet ist. Mehrschichtige Platinen werden häufiger für komplexe Geräte verwendet, während einschichtige Platinen für einfachere Geräte verwendet werden können. Dieser Artikel hilft Ihnen, die Unterschiede zu verstehen und den richtigen Typ für Ihr Projekt auszuwählen.
Anhand der Namen dieser Leiterplatten können Sie wahrscheinlich den Unterschied erraten. Eine einschichtige Platte besteht aus einer Schicht Grundmaterial (auch Substrat genannt), während mehrschichtige Platten mehrere Schichten enthalten. Wenn Sie sie genau betrachten, werden Sie viele Unterschiede in der Konstruktion und Funktion dieser Boards bemerken.
Wenn Sie mehr über diese beiden Leiterplattentypen erfahren möchten, dann lesen Sie weiter!
Was ist eine einschichtige Leiterplatte?
Einseitige Boards werden auch als Single-Sided-Boards bezeichnet. Sie haben auf der einen Seite Komponenten und auf der anderen Seite ein Leitermuster. Diese Platinen bestehen aus einer Schicht aus leitfähigem Material (typischerweise Kupfer). Eine einschichtige Platine besteht aus einem Substrat, leitfähigen Metallschichten, einer schützenden Lotschicht und einem Siebdruck. Einlagige Platinen finden sich in vielen einfacheren elektronischen Geräten.
Vorteile von Single Layer PCB
1. Preiswert
Insgesamt ist eine einschichtige Leiterplatte aufgrund ihres einfachen Designs kostengünstiger. Das liegt daran, dass es zeiteffizient entwickelt werden kann, ohne auf eine große Anzahl davon angewiesen zu seinPCB-Material. Außerdem erfordert es nicht viel Wissen.
2. Schnell hergestellt
Mit solch einem einfachen Design und geringem Ressourcenbedarf können einschichtige Leiterplatten im Handumdrehen hergestellt werden! Das ist natürlich ein großer Vorteil, insbesondere wenn Sie schnellstmöglich eine Leiterplatte benötigen.
3. Einfach zu produzieren
Die beliebte Single-Layer-Leiterplatte lässt sich ohne technische Schwierigkeiten entwerfen. Das liegt daran, dass es einen einfachen Designprozess bietet, sodass Hersteller und Fachleute sie problemlos produzieren können.
4. Sie können in großen Mengen bestellen
Aufgrund ihres einfachen Entwicklungsprozesses können Sie viele dieser Leiterplattentypen gleichzeitig bestellen. Wenn Sie in großen Mengen bestellen, können Sie sogar mit einem Rückgang der Kosten pro Board rechnen.
Nachteile von Single Layer PCB
1. Begrenzte Geschwindigkeit und Kapazität
Diese Leiterplatten bieten minimale Anschlussmöglichkeiten. Das bedeutet, dass die Gesamtleistung und -geschwindigkeit abnimmt. Darüber hinaus verringert sich konstruktionsbedingt die Betriebskapazität. Bei Hochleistungsanwendungen funktioniert die Schaltung möglicherweise nicht.
2. Es bietet nicht viel Platz
Komplexe Geräte profitieren nicht von einer einschichtigen Leiterplatte. Das liegt daran, dass es sehr wenig Platz für Extras bietetSMD-Komponentenund Verbindungen. Wenn Drähte miteinander in Kontakt kommen, führt dies zu Fehlfunktionen der Platine. Die beste Vorgehensweise besteht darin, sicherzustellen, dass auf der Platine ausreichend Platz für alles vorhanden ist.
3. Größer und schwerer
Sie müssen die Platine vergrößern, um zusätzliche Funktionen für verschiedene betriebliche Zwecke bereitzustellen. Allerdings erhöht sich dadurch auch das Gewicht des Produkts.
Anwendung von Single Layer PCB
Aufgrund ihrer geringen Herstellungskosten sind einseitige Platinen in vielen Haushaltsgeräten beliebtUnterhaltungselektronik. Diese sind beliebt bei Geräten, die wenig Daten speichern können. Einige Beispiele sind:
● Kaffeemaschinen
● LED-Leuchten
● Taschenrechner
● Radios
● Netzteile
● Unterschiedliche Sensortypen
● Solid-State-Laufwerke (SSD)
Was ist eine mehrschichtige Leiterplatte?
Mehrschichtige Leiterplatten bestehen aus mehreren übereinander gestapelten doppelseitigen Leiterplatten. Sie können so viele Bretter wie nötig haben, aber das längste Brett war 129 Schichten dick. Sie haben typischerweise zwischen 4 und 12 Schichten. Ungewöhnliche Mengen können jedoch zu Problemen wie Verziehen oder Verdrehen nach dem Löten führen.
Die Substratschichten einer mehrschichtigen Platine weisen auf jeder Seite ein leitfähiges Metall auf. Jede Platte wird mit einem Spezialkleber und einem Isoliermaterial verbunden. Die Mehrschichtplatinen verfügen an den Rändern über Lötstopplacke.
Vorteile von Multilayer-Layer-PCB
1. Komplexe Projekte
Komplexe Geräte, die auf zusätzliche Komponenten und Schaltkreise angewiesen sind, benötigen normalerweise eine mehrschichtige Leiterplatte. Sie können das Board durch zusätzliche Layer-Integrationen erweitern. Dadurch eignet es sich für zusätzliche Schaltkreise mit zusätzlichen Anschlüssen, die sonst nicht auf eine Standardplatine passen.
2. Langlebiger
Zusätzliche Schichten erhöhen die Dicke der Platte und machen sie dadurch langlebiger. Dies gewährleistet dann eine lange Lebensdauer und ermöglicht es ihm, unerwartete Ereignisse, einschließlich Stürze, zu überstehen.
3. Verbindung
Mehrere Komponenten würden in der Regel mehr als einen Verbindungspunkt benötigen. In diesem Fall benötigt eine mehrlagige Leiterplatte lediglich einen einzelnen Anschlusspunkt. Insgesamt trägt dieser Vorteil zum einfachen Design und den leichten Eigenschaften des Geräts bei.
4. Mehr Leistung
Die Erhöhung der Dichte einer mehrschichtigen Leiterplatte macht sie für stromintensive Geräte praktisch. Im Allgemeinen bedeutet dies, dass es schneller und effizienter arbeiten kann. Durch die erhöhte Kapazität eignet es sich für leistungsstarke Geräte.
Nachteile von Multilayer-Layer-PCBs
1. Teurer
Bei einer mehrschichtigen Leiterplatte müssen Sie mit höheren Kosten rechnen, da sie zusätzliche Materialien, Fachwissen und Zeit für die Entwicklung erfordert. Aus diesem Grund sollte darauf geachtet werden, dass die Verwendung eines mehrschichtigen Bauteils vorteilhafter ist als der Preis.
2. Lange Vorlaufzeit
Die Entwicklung mehrschichtiger Platinen dauert länger. Dies ist darauf zurückzuführen, dass wesentliche Teile verriegelt werden müssen, sodass jede Schicht eine individuelle Platte bildet. Jeder dieser Prozesse trägt zur gesamten Fertigstellungszeit bei.
3. Reparaturen können komplex sein
Wenn bei einer mehrschichtigen Leiterplatte Probleme auftreten, kann es schwierig sein, sie zu reparieren. Einige interne Schichten sind von außen möglicherweise nicht sichtbar, was es schwieriger macht, die Ursache für Schäden an Komponenten oder physischen Platinen zu ermitteln. Außerdem müssen Sie die Anzahl der integrierten Komponenten auf der Platine berücksichtigen, da dies die Durchführung von Reparaturen erschwert.
Unterschied: Einschichtige Leiterplatte vs. Mehrschichtige Leiterplatte
1. Herstellungsprozess
Eine einschichtige Leiterplatte durchläuft einen langwierigen Herstellungsprozess. Typischerweise geht es darum, viele zu verwendenCNC-BearbeitungProzesse zur Erstellung des Boards. Der gesamte Prozess umfasst Schneiden, Bohren, Platzieren der Grafiken, Ätzen, Lötmaske und Drucken.
Anschließend durchläuft es eine Oberflächenbehandlung, bevor es getestet, geprüft und für den Versand verpackt wird.
Mittlerweile werden mehrschichtige Leiterplatten durch ein spezielles Verfahren hergestellt. Dabei werden Prepreg- und Grundmaterialschichten unter hohem Druck und hoher Temperatur übereinandergelegt. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Luft zwischen den einzelnen Schichten eingeschlossen wird. Außerdem bedeutet dies, dass Harz die Leiter bedeckt und der Klebstoff, der jede Schicht zusammenhält, schmilzt und richtig aushärtet.
2. Material
Einschichtige und mehrschichtige Leiterplatten werden aus Metall, FR-4, CEM, Teflon und Polyimidmaterialien hergestellt. Selbst dann ist Kupfer die häufigste Wahl.
3. Kosten
Insgesamt ist die einschichtige Leiterplatte kostengünstiger als eine mehrschichtige Leiterplatte. Das liegt vor allem an den verwendeten Materialien, der Produktionszeit und dem Fachwissen. Andere Faktoren können den Preis beeinflussen, einschließlich Größe, Laminierung, Lieferzeit usw.
4. Bewerbung
Im Allgemeinen werden einschichtige Leiterplatten für einfache Geräte verwendet, während mehrschichtige Leiterplatten eher für fortschrittliche Technologien wie Smartphones geeignet sind.
Entscheiden Sie, ob Sie einlagige oder mehrlagige Leiterplatten benötigen
Es wäre hilfreich, wenn Sie herausfinden würden, ob für Ihr Projekt mehrschichtige oder einschichtige Leiterplatten erforderlich sind. Überlegen Sie dann, welche Art von Projekt Sie haben und welches am besten dazu passt. Dies sind die fünf Fragen, die Sie sich stellen sollten:
1. Welchen Funktionsumfang benötige ich? Wenn es komplexer ist, benötigen Sie möglicherweise mehr Ebenen.
2. Was ist die maximale Boardgröße? Mehrschichtige Platinen ermöglichen mehr Funktionalität auf kleinerer Fläche.
3. Legen Sie Wert auf Langlebigkeit? Mehrschichtig ist die beste Option, wenn Haltbarkeit Priorität hat.
4. Wie viel muss ich ausgeben? Einschichtige Platinen eignen sich am besten für Budgets unter 500 US-Dollar.
5. Wie lange ist die Lieferzeit für Leiterplatten? Die Vorlaufzeit für einschichtige Leiterplatten ist kürzer als für mehrschichtige Leiterplatten.
Weitere technische Fragen wie Betriebsfrequenz, Dichte und Signalschichten müssen geklärt werden. Diese Fragen bestimmen, ob Sie eine Platine mit einer, drei, vier oder mehr Schichten benötigen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. Februar 2023