Einschichtige Leiterplatte vs. mehrschichtige Leiterplatte – Vorteile, Nachteile, Design und Herstellungsprozess.
VorEntwurf einer LeiterplatteSie müssen sich entscheiden, ob Sie eine einlagige oder mehrlagige Leiterplatte verwenden möchten. Beide Bauformen kommen in vielen Alltagsgeräten zum Einsatz. Welche Variante für Sie am besten geeignet ist, hängt von Ihrem Projekt ab. Mehrlagige Leiterplatten werden häufiger für komplexe Geräte verwendet, während einlagige Leiterplatten für einfachere Geräte geeignet sind. Dieser Artikel hilft Ihnen, die Unterschiede zu verstehen und die richtige Leiterplatte für Ihr Projekt auszuwählen.
Anhand der Namen dieser Leiterplatten lässt sich der Unterschied wahrscheinlich erraten. Eine einlagige Leiterplatte besteht aus einer Schicht Basismaterial (auch Substrat genannt), während mehrlagige Leiterplatten mehrere Schichten enthalten. Bei genauer Betrachtung fallen viele Unterschiede in Aufbau und Funktionsweise dieser Leiterplatten auf.
Wenn Sie mehr über diese beiden PCB-Typen erfahren möchten, lesen Sie weiter!
Was ist eine einlagige Leiterplatte?
Einseitige Platinen werden auch als einseitige Leiterplatten bezeichnet. Sie haben auf der einen Seite Komponenten und auf der anderen Seite ein Leiterbild. Diese Platinen bestehen aus einer Schicht aus leitfähigem Material (typischerweise Kupfer). Eine einschichtige Platine besteht aus einem Substrat, leitfähigen Metallschichten, einer schützenden Lötschicht und einem Siebdruck. Einschichtige Platinen finden sich in vielen einfacheren elektronischen Geräten.
Vorteile von Single-Layer-PCBs
1. Preiswert
Insgesamt ist eine einlagige Leiterplatte aufgrund ihres vereinfachten Designs kostengünstiger. Das liegt daran, dass sie zeiteffizient entwickelt werden kann, ohne auf eine große Anzahl vonLeiterplattenmaterial. Außerdem sind dafür nicht viele Kenntnisse erforderlich.
2. Schnell hergestellt
Dank des einfachen Designs und des geringen Ressourcenverbrauchs lassen sich einlagige Leiterplatten im Handumdrehen herstellen! Das ist natürlich ein großer Vorteil, insbesondere wenn Sie die Leiterplatte schnellstmöglich benötigen.
3. Einfach zu produzieren
Die beliebte einlagige Leiterplatte lässt sich ohne technische Schwierigkeiten entwerfen. Das liegt daran, dass sie einen einfachen Designprozess bietet, sodass Hersteller und Fachleute sie problemlos produzieren können.
4. Sie können in großen Mengen bestellen
Aufgrund des einfachen Entwicklungsprozesses können Sie viele dieser Leiterplattentypen gleichzeitig bestellen. Bei Großbestellungen sinken die Kosten pro Leiterplatte sogar.
Nachteile von Single-Layer-PCBs
1. Begrenzte Geschwindigkeit und Kapazität
Diese Leiterplatten bieten nur minimale Anschlussmöglichkeiten. Das bedeutet, dass die Gesamtleistung und -geschwindigkeit abnimmt. Zudem verringert sich die Betriebskapazität konstruktionsbedingt. Die Schaltung ist möglicherweise für Hochleistungsanwendungen nicht geeignet.
2. Es bietet nicht viel Platz
Komplexe Geräte profitieren nicht von einer einlagigen Leiterplatte. Das liegt daran, dass sie nur sehr wenig Platz für zusätzlicheSMD-Bauteileund Anschlüsse. Wenn Drähte miteinander in Kontakt kommen, funktioniert die Platine nicht richtig. Stellen Sie am besten sicher, dass auf der Platine ausreichend Platz für alles vorhanden ist.
3. Größer und schwerer
Um zusätzliche Funktionen für verschiedene Einsatzzwecke bereitzustellen, müssen Sie die Platine vergrößern. Dadurch erhöht sich jedoch auch das Gewicht des Produkts.
Anwendung von Single-Layer-PCB
Aufgrund ihrer niedrigen Herstellungskosten sind einseitige Platinen in vielen Haushaltsgeräten beliebt undUnterhaltungselektronik. Diese sind beliebt für Geräte, die nur wenig Daten speichern können. Einige Beispiele:
● Kaffeemaschinen
● LED-Leuchten
● Taschenrechner
● Radios
● Netzteile
● Verschiedene Sensortypen
● Solid-State-Laufwerke (SSD)
Was ist eine mehrschichtige Leiterplatte?
Mehrschichtige Leiterplatten bestehen aus mehreren übereinander gestapelten doppelseitigen Platinen. Sie können beliebig viele Platinen enthalten, die längste war jedoch 129 Lagen dick. Sie bestehen typischerweise aus 4 bis 12 Lagen. Ungewöhnliche Lagenzahlen können jedoch zu Problemen wie Verziehen oder Verdrehen nach dem Löten führen.
Die Substratschichten einer Mehrschichtplatine sind beidseitig mit leitfähigem Metall versehen. Die einzelnen Platinen werden mit einem Spezialkleber und einem Isoliermaterial verbunden. Die Mehrschichtplatinen verfügen an den Kanten über Lötstoppmasken.
Vorteile von Multilayer-Leiterplatten
1. Komplexe Projekte
Komplexe Geräte, die zusätzliche Komponenten und Schaltkreise benötigen, benötigen in der Regel eine mehrlagige Leiterplatte. Durch die Integration zusätzlicher Lagen lässt sich die Platine erweitern. Dadurch eignet sie sich für zusätzliche Schaltkreise mit zusätzlichen Anschlüssen, die sonst nicht auf eine Standardplatine passen.
2. Langlebiger
Zusätzliche Schichten erhöhen die Dicke des Boards und machen es dadurch robuster. Dies gewährleistet eine lange Lebensdauer und ermöglicht es dem Board, unerwartete Ereignisse, einschließlich Stürze, zu überstehen.
3. Verbindung
Normalerweise benötigen mehrere Komponenten mehr als einen Anschlusspunkt. Eine mehrlagige Leiterplatte hingegen benötigt nur einen einzigen Anschlusspunkt. Dieser Vorteil trägt insgesamt zum einfachen Design und dem geringen Gewicht des Geräts bei.
4. Mehr Leistung
Eine höhere Dichte einer mehrschichtigen Leiterplatte macht sie für stromintensive Geräte praktisch. Im Allgemeinen bedeutet dies, dass sie schneller und effizienter arbeiten kann. Die erhöhte Kapazität macht sie für leistungsstarke Geräte geeignet.
Nachteile von Multilayer-Leiterplatten
1. Teurer
Bei einer mehrschichtigen Leiterplatte müssen Sie mit höheren Kosten rechnen, da zusätzliche Materialien, Fachwissen und Entwicklungszeit erforderlich sind. Achten Sie daher darauf, dass der Einsatz einer mehrschichtigen Komponente den Preisvorteil übersteigt.
2. Lange Vorlaufzeit
Die Entwicklung mehrschichtiger Platinen dauert länger. Dies liegt an den wichtigen Teilen, die miteinander verbunden werden müssen, damit jede Schicht eine eigene Platine bildet. Jeder dieser Prozesse trägt zur Gesamtfertigstellungszeit bei.
3. Reparaturen können komplex sein
Wenn eine mehrschichtige Leiterplatte Probleme aufweist, kann die Reparatur schwierig sein. Einige innere Schichten sind möglicherweise von außen nicht sichtbar, was die genaue Bestimmung der Ursache von Bauteil- oder physischen Platinenschäden erschwert. Außerdem müssen Sie die Anzahl der integrierten Komponenten auf der Platine berücksichtigen, da dies die Reparatur erschwert.
Unterschied: Einschichtige Leiterplatte vs. mehrschichtige Leiterplatte
1. Herstellungsprozess
Eine einlagige Leiterplatte durchläuft einen langwierigen Herstellungsprozess. Typischerweise beinhaltet es die Verwendung vielerCNC-BearbeitungProzesse zur Herstellung der Platine. Der gesamte Prozess umfasst Schneiden, Bohren, Grafikplatzierung, Ätzen, Lötmaske und Drucken.
Anschließend wird es einer Oberflächenbehandlung unterzogen, bevor es getestet, geprüft und für den Versand verpackt wird.
Mehrschichtige Leiterplatten werden in einem speziellen Verfahren hergestellt. Dabei werden Prepreg- und Grundmaterialschichten unter hohem Druck und hoher Temperatur übereinandergelegt. Dadurch wird sichergestellt, dass zwischen den einzelnen Schichten keine Luft eingeschlossen wird. Außerdem werden die Leiterbahnen mit Harz umhüllt und der Klebstoff, der die einzelnen Schichten zusammenhält, schmilzt und härtet korrekt aus.
2. Material
Ein- und mehrschichtige Leiterplatten werden aus Metall, FR-4, CEM, Teflon und Polyimid hergestellt. Auch hier ist Kupfer die häufigste Wahl.
3. Kosten
Insgesamt ist die einlagige Leiterplatte günstiger als eine mehrlagige Leiterplatte. Das liegt vor allem an den verwendeten Materialien, der Produktionszeit und dem Know-how. Weitere Faktoren wie Größe, Laminierung, Lieferzeit usw. können den Preis beeinflussen.
4. Anwendung
Im Allgemeinen werden einschichtige Leiterplatten für einfache Geräte verwendet, während mehrschichtige Leiterplatten eher für fortschrittliche Technologien wie Smartphones geeignet sind.
Entscheiden, ob Sie einschichtige oder mehrschichtige Leiterplatten benötigen
Stellen Sie zunächst fest, ob für Ihr Projekt mehrlagige oder einlagige Leiterplatten erforderlich sind. Überlegen Sie anschließend, welche Art von Projekt Sie haben und welche am besten geeignet ist. Stellen Sie sich dazu folgende fünf Fragen:
1. Welchen Funktionsumfang benötige ich? Bei komplexeren Anforderungen sind möglicherweise mehrere Ebenen erforderlich.
2. Wie groß darf die Platine maximal sein? Mehrschichtige Platinen ermöglichen mehr Funktionalität auf kleinerer Fläche.
3. Legen Sie Wert auf Langlebigkeit? Wenn Langlebigkeit im Vordergrund steht, ist ein mehrschichtiger Stoff die beste Wahl.
4. Wie viel muss ich ausgeben? Einschichtige Platinen eignen sich am besten für Budgets unter 500 US-Dollar.
5. Wie hoch ist die Lieferzeit für Leiterplatten? Die Lieferzeit für einschichtige Leiterplatten ist kürzer als die 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.
Veröffentlichungszeit: 14. Februar 2023