單層與多層PCB之間有什么區(qū)別及各自的優(yōu)缺點

作為設(shè)計印刷電路板之前的一個初步步驟，您需要決定是使用單層還是多層PCB。這兩種設(shè)計類型在各種日常設(shè)備中都很常見。適合您的那種取決于您使用它的項目。更復(fù)雜的設(shè)備通常使用多層板，而更簡單的設(shè)備可以從單層板中受益。本文將解釋它們之間的本質(zhì)區(qū)別，以及如何為您的項目選擇正確的類型。

單層與多層PCB：有什么區(qū)別？

您可以根據(jù)名稱猜測這兩種PCB之間的顯著差異。單層板僅具有一層基底材料，也稱為基底，而多層PCB具有多層。一旦仔細觀察三種主要類型的PCB板，您會發(fā)現(xiàn)它們的構(gòu)造方式和功能如何有許多不同之處。

1。單層PCBS

單層板，有時稱為單面板，板的一側(cè)有元件，另一側(cè)有導(dǎo)體圖案。它們只有一層導(dǎo)電材料，通常是銅。單層板包括基底層，導(dǎo)電金屬層，然后是保護性焊接掩模和絲網(wǎng)。您可以在許多更簡單的電子設(shè)備中找到單層板。

2。雙面印刷電路板

您還可以使用雙層或雙面電路板，其層數(shù)多于單層電路板但少于多層電路板。雙面PCB，如單面變體，具有一個基底層。不同之處在于它們在基板的兩側(cè)都有一層導(dǎo)電金屬。

一側(cè)的電路和元件通過以下兩種方法之一將電路板連接到另一側(cè)的電路板：
?通孔：通孔是在電路板上鉆出的小孔，稱為引線的電線通過，然后焊接到正確的元件。
?表面安裝座這些PCB使用直接焊接到電路板的引線。電路板本身成為元件的接線表面，使電路占用的空間更小。

3。多層PCB

多層PCB由三個或更多個雙面板堆疊而成。從理論上講，它們可以包含您需要的盡可能多的板，但有史以來最大的板是129層厚。通常，它們具有4到12層之間的偶數(shù) - 奇數(shù)可能會導(dǎo)致焊接后翹曲和扭曲等問題。

多層板中的每個基板層在其兩側(cè)具有導(dǎo)電金屬。使用專門的粘合劑將板連接在一起，每塊板之間有絕緣材料。在多層電路板的外邊緣，你會發(fā)現(xiàn)焊接掩模。

稱為過孔的路徑允許不同的層相互導(dǎo)電。這些路徑分為三組：
?通孔：遍歷電路板的每一層

?盲目：將外層連接到內(nèi)層
?Buried：連接兩個內(nèi)層，使它們從外部看不見

多層板通常出現(xiàn)在需要大量數(shù)據(jù)的更復(fù)雜的設(shè)備中連接。

單層PCB優(yōu)勢

單層PCB比其他板類型有幾個優(yōu)點，具體取決于您項目的要求可能會成為您選擇的PCB。其中包括：

?成本更低：由于單層PCB比雙面和多層PCB更簡單，因此需要更少的資源，更少的時間和更少的PCB設(shè)計和生產(chǎn)的專業(yè)知識。這使它們更便宜。如果可以在不犧牲質(zhì)量和性能的情況下使用單面板，大多數(shù)人都會因為經(jīng)濟上的優(yōu)勢而這樣做。當涉及單層和多層PCB時，較低的成本是單面板的顯著優(yōu)勢之一。

?更簡單的設(shè)計和生產(chǎn)：單一側(cè)板相對簡單，也很常見，這意味著大多數(shù)設(shè)計師可以輕松地設(shè)計它們，大多數(shù)制造商可以毫無問題地構(gòu)建它們。與多層印刷電路板相比，設(shè)計和生產(chǎn)過程將很容易，并產(chǎn)生始終如一的積極效果。由于其簡單性，幾乎所有PCB公司都可以生產(chǎn)單層板。

?大批量生產(chǎn)：生產(chǎn)這些板材的難易程度意味著您可以大批量訂購這些板材沒有遇到問題。因為更高的數(shù)量會降低每塊板的價格，批量訂購是從單面PCB中獲取最大價值的最佳方式之一。

?交貨時間短： 單層板可以快速制造，因為它們簡單，并且它們比多層PCB需要更少的資源。這使得它們成為即使在大批量生產(chǎn)時也能快速獲得PCB的情況下的理想選擇。

單層PCB缺點

盡管它們具有成本優(yōu)勢和其他優(yōu)勢，但由于它們的局限性，單層板不是每個項目的正確選擇，包括：

?簡單設(shè)計： 單層板的簡單性是它們最大的好處之一，但它也是一個很大的限制。對于需要更多組件和連接的更復(fù)雜設(shè)備，單層不能提供足夠的空間或功率。如果電線相互交叉，則設(shè)備將無法正常工作，因此電路板有足夠的空間容納所有設(shè)備至關(guān)重要。更復(fù)雜的設(shè)計無法適用于單面PCB。

?速度更慢，運行能力更低：這些電路板上有限的連接數(shù)也會影響它們的功率和速度。這些密度較小的設(shè)計不如具有更多電路且具有較低工作容量的設(shè)計穩(wěn)健。它們可能沒有足夠的功率用于某些應(yīng)用。

?更大尺寸和更高重量：要為單面板添加功能，您需要擴展其尺寸而不是添加另一層，就像你可以使用多層PCB一樣。您可以使用多個單獨的板，但是一個多層板可能會處理相同的要求。增加設(shè)備中電路板的尺寸或數(shù)量也會增加最終產(chǎn)品的重量。

單層PCB：權(quán)衡利弊

要確定單層PCB是否適合您，您需要考慮項目的要求以及單面板是否具備滿足這些要求所需的功能。對于更簡單的設(shè)備，由于它們的低成本和快速的生產(chǎn)時間，它們通常是首選板。但是，對于更復(fù)雜的項目，它們通常無法提供足夠的功能。

在決定使用單層PCB之前，請權(quán)衡它們的優(yōu)缺點?？偠灾?，單層PCB的優(yōu)缺點包括：

優(yōu)點：
?成本更低
?設(shè)計和生產(chǎn)更簡單
?能夠大批量生產(chǎn)
?縮短交付周期

缺點：
?復(fù)雜項目過于簡單
?運營能力下降
?速度較慢
?尺寸較大
?重量較高

單面PCB是否適合您？如果它們符合您的項目標準并且上面的專業(yè)知識超過缺點，它們可能是。

單層PCB應(yīng)用

這些電路板因其低成本和相對容易的生產(chǎn)而成為各種電子產(chǎn)品的流行選擇。雖然多層電路板正在迎頭趕上，因為電子電路變得越來越復(fù)雜，但單層電路板在歷史上一直是最常見的類型。它們經(jīng)常出現(xiàn)在具有一個特定功能的設(shè)備中，不需要存儲大量數(shù)據(jù)或訪問互聯(lián)網(wǎng)，但情況并非總是如此。

你會發(fā)現(xiàn)許多小型家用電器中的單層PCB，例如咖啡機。它們也是大多數(shù)計算器，收音機，打印機和LED燈背后的技術(shù)。像固態(tài)驅(qū)動器這樣的更簡單的存儲設(shè)備通常使用單面PCB，電源和許多不同類型的傳感器等組件也是如此。

多層PCB優(yōu)勢

雖然單層電路板有其優(yōu)點，但多層設(shè)計對某些應(yīng)用更有利。對于某些設(shè)備，甚至需要具有多個層。更復(fù)雜的多層PCB的好處包括：

?對更復(fù)雜的項目有用：更復(fù)雜且涉及更多電路和組件的設(shè)備通常需要使用多層PCB。如果它需要的電路多于單個電路板上可以容納的電路，則可以通過添加圖層來添加空間。擁有多個電路板可確保有足夠的連接空間，使其成為更先進設(shè)備的理想選擇。具有許多不同用途和高級功能的設(shè)備（如智能手機）需要這種復(fù)雜程度。

?高質(zhì)量：多層電路板需要更多的規(guī)劃和密集的生產(chǎn)過程，因此它們通常比其他類型的電路板具有更高的質(zhì)量。設(shè)計和生產(chǎn)這些電路板需要比簡單組件更多的技能和更先進的工具，從而增加了獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的可能性。其中許多設(shè)計包括先進的受控阻抗特性和電磁干擾屏蔽，進一步提高了性能。

?增加功率：由于多層PCB的電路密度增加，它們比不太復(fù)雜的設(shè)計更強大。它們具有更高的運行容量，可以以更高的速度運行，這對于它們供電的高級設(shè)備而言通常是必需的，并且可以提高性能。

?提高耐用性：具有更多層意味著電路板更厚，因此比單面PCB更耐用。這是通過附加層添加功能優(yōu)于增加單個層的尺寸的另一個原因。這種增強的耐用性意味著電路板可以承受更惡劣的條件，并且通?？梢允褂酶L時間。

?更小的尺寸和更輕的重量：多層PCB實現(xiàn)了這種增強的耐用性，同時仍然保持相對較小的尺寸和較輕的重量。因為它們將層疊在一起，所以您可以將更多功能壓縮到比其他板更緊湊的空間。這種較小的尺寸也意味著較輕的重量。單層板必須非常大，以匹配多層板的功能。您甚至可以使用多個單層板匹配它，但這也會增加最終產(chǎn)品的尺寸和重量。

?單個連接點：使用多個PCB組件需要多個連接點。另一方面，多層板設(shè)計成與單個連接點一起工作，簡化了電子設(shè)備的設(shè)計并進一步減輕了重量。在決定是否使用多個單面板而不是僅使用一個多層印刷電路板時，多層板通常是最佳選擇。

層PCB缺點

然而，多層板提供的增強功能和其他好處是有代價的。這些缺點意味著它們可能不是每種類型項目的理想選擇。它們包括：

?更高的成本：設(shè)計和制造具有多層的電路板比制作僅有一層或兩層的電路板更昂貴。它需要更多的資源，更多的時間和更多的技能，從而推高了價格。始終確保多層組件的優(yōu)勢超過成本。如果不需要兩層以上，您可能需要堅持使用單層PCB。

?更復(fù)雜的設(shè)計和生產(chǎn)：設(shè)計和生產(chǎn)多層板比制造單層板更復(fù)雜，更復(fù)雜。這意味著您需要擁有專業(yè)設(shè)備的高技能設(shè)計師和制造商。您也更有可能在整個過程中遇到困難，特別是如果您沒有可用的必要資源。

?可用性較低：由于專業(yè)化的多層板需要，并非每個制造商或供應(yīng)商都能可靠地生產(chǎn)或提供它們。您可能會發(fā)現(xiàn)找到合適的公司來設(shè)計，制造或修復(fù)具有大量層數(shù)的電路板更加困難。如果電路板需要維修，也可能更難找到能夠修理它的人。

?更長的交付時間：設(shè)計和生產(chǎn)多層電路板也是如此比制作單層電路板需要更多的時間。還有更多的部件需要考慮，所有部件都必須相互固定，以形成各層之外的一塊板。這些過程也涉及更多，這增加了提前期。如果您需要快速制作電路板，使用多層PCB可能不適合您。如果在生產(chǎn)過程中發(fā)生錯誤或者您想要更改設(shè)計，則重新加工可能非常耗時，如果不更換零件，可能無法實現(xiàn)，從而增加材料成本。

?更多復(fù)雜維修：多層PCB相對可靠，但如果出現(xiàn)問題，其設(shè)計的復(fù)雜性會使維修更加困難。如果電子元件出現(xiàn)問題或電路板受到物理損壞，則識別問題可能更困難，因為從外部看不到某些內(nèi)層和連接它們的過孔。電路板上的元件數(shù)量也使維修更具挑戰(zhàn)性和耗時。

多層PCB：權(quán)衡利弊

多層印刷電路板是否適合您的電子設(shè)備？如果設(shè)備位于頻譜的更復(fù)雜的一端，它們可能就是這樣。但是，要做好準備，為增加的功能和其他優(yōu)勢支付額外費用?？紤]選擇多層PCB的優(yōu)點和缺點，以及項目的需求和您用于采購板的資源。多層PCB的優(yōu)缺點包括：

優(yōu)點：
?能夠處理更復(fù)雜的功能
?更高質(zhì)量
?更大的功率，運行能力和速度
?增強的耐用性
?尺寸更小，重量更輕
?單個連接點

缺點：
?更高的成本
?更復(fù)雜的設(shè)計和生產(chǎn)
?有限的可用性
?更長的交付時間
?更復(fù)雜的維修

多層PCB應(yīng)用

隨著技術(shù)的進步，多層PCB變得越來越普遍。當今許多電子設(shè)備的復(fù)雜功能和較小尺寸需要在其電路板中使用多層。跨行業(yè)的一系列設(shè)備使用多層板，特別是那些具有多種功能和更復(fù)雜功能的板。

多層印刷電路板出現(xiàn)在許多計算機組件中，包括主板和服務(wù)器。從筆記本電腦和平板電腦到智能手機和智能手表的計算機化設(shè)備使用這些類型的電路板。智能手機通常需要大約12層。允許智能手機，筆記本電腦和GPS設(shè)備等電子設(shè)備運行的系統(tǒng)，如手機信號塔和衛(wèi)星技術(shù)，由于其所需的高級功能，還包括多層板。

設(shè)備沒有智能手機和信號塔那么復(fù)雜，但對于單面印刷電路板來說太復(fù)雜，通常使用4到8層。這類產(chǎn)品的例子包括家用產(chǎn)品，如微波爐和空調(diào)，它們越來越多地采用多層技術(shù)。

由于可靠性，醫(yī)療設(shè)備也經(jīng)常在三層以上的電路板上運行，他們需要的小尺寸和輕量化設(shè)計。多層印刷電路板出現(xiàn)在X光機，心臟監(jiān)視器，CAT掃描設(shè)備和許多其他應(yīng)用中。

汽車和航空航天工業(yè)也越來越多地使用需要同時使用的電子元件耐用且輕便，使這種類型的PCB非常適合。這些部件必須能夠承受磨損，發(fā)熱和其他惡劣條件。車載計算機，GPS系統(tǒng)，發(fā)動機傳感器，前照燈開關(guān)和更多組件利用這些電路板。

具有大量層數(shù)的PCB也是工業(yè)行業(yè)的標準配置。越來越多的工業(yè)機器具有計算機化部件，并且通常配備有傳感器，控制器和其他需要PCB的部件。由于許多工業(yè)設(shè)施的惡劣條件，該設(shè)備需要先進的功能，可靠性和耐用性。

出于類似的原因，多層PCB在許多軍事應(yīng)用，天氣分析設(shè)備，報警中發(fā)揮作用系統(tǒng)，原子加速器和許多其他電子設(shè)備類型。

決定是否需要單層或多層PCB

要確定您是需要單層還是多層印刷電路板，您需要考慮項目的需求以及最符合它們的類型。問自己這五個問題：
1。我需要什么級別的功能？如果它更復(fù)雜，您可能需要多個圖層。
2。電路板的最大尺寸是多少？多層電路板可以在更小的空間內(nèi)安裝更多功能。
3。耐久性是否優(yōu)先？如果是，請使用多層。
4。我的預(yù)算是多少？對于更適度的預(yù)算，單層電路板效果最佳。
5。我需要多快的PCB？與多層印刷電路板相比，單層印刷電路板的交付周期更短。

您還需要處理更多有關(guān)要求的技術(shù)問題，例如您需要的工作頻率，密度和信號層。確定這些問題的答案將有助于您確定是否需要具有一層，兩層，四層或更多層的板。有關(guān)這些規(guī)范的更多信息以及有關(guān)選擇PCB設(shè)計的其他提示，請查看我們關(guān)于該主題的博客文章。

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