單面或雙面PCB？

2021-05-20

單面或雙面PCB？

從根本上說(shuō)，單面和雙面印刷電路板可達到相同的目的。兩者都充當組件之間電連接的催化劑，但是存在一些關(guān)鍵區別，使它們彼此分開(kāi)。更具體地說(shuō)，它們在與生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)過(guò)程相關(guān)的成本以及載流量方面存在差異。 

相似之處

單面和雙面印刷電路板具有相同的材料組成：FR-4，它是玻璃纖維與環(huán)氧樹(shù)脂混合而成的一種形式。在現代制造中，通常在其上鍍銅以提高導電性，然后再涂上阻焊劑以達到專(zhuān)業(yè)的效果。有時(shí)，在稱(chēng)為絲網(wǎng)印刷的過(guò)程中，工業(yè)打印機也會(huì )在板上印刷標記和標簽。

但是，現代制造技術(shù)并沒(méi)有永遠存在。過(guò)去，工程師和業(yè)余愛(ài)好者會(huì )通過(guò)將設計曝光于電路板上，以化學(xué)混合物的形式手工蝕刻PCB。多年來(lái)，使用了幾種方法，但是大多數方法都具有相同的局限性：不可能在單個(gè)板上蝕刻多層。這導致電路板布局超出了必要的范圍，并且通常需要大量的優(yōu)化工作。

在1960年代，這不是一個(gè)問(wèn)題。大型通孔組件是標準配置，大型電路板并非罕見(jiàn)。大型的矩形芯片的邊緣帶有寬引腳，稱(chēng)為DIP封裝，可以在引腳之間布線(xiàn)。通孔中的分立元件（如電阻器和電容器）很大，并且有痕跡。組件彼此靠近放置，很容易完成較短的走線(xiàn)，從而可以輕松實(shí)現單面布局。

表面貼裝元件的出現

但是，1980年代帶來(lái)了電路板領(lǐng)域的根本變化。表面安裝組件成為電氣工程師的首選組件。四方扁平封裝越來(lái)越普遍。表面貼裝的分立元件使其無(wú)法在元件下方布線(xiàn)。越來(lái)越小的電路板變得必要。因此，單面PCB變得越來(lái)越難以使用。這極大地提高了雙面制造技術(shù)。不再需要在單片銅的范圍內工作以將電流傳送到組件，并且在各層之間鉆出的電鍍孔（稱(chēng)為過(guò)孔）使輕松切換板的側面成為可能。 

雙面印刷電路板

工程師們決定主要是為了方便而轉向主要使用雙面板。當設計約束要求零件必須位于布局的特定部分中時(shí)，與單層設計相比，工程師對雙面布局的反應會(huì )容易得多。

雙面板還允許創(chuàng )建大型接地平面和電源平面。如果仔細檢查電路板，可能會(huì )看到，而不是單獨的走線(xiàn)，我們看到的似乎是更大的一塊銅的切口。這在諸如電磁干擾，散熱，電路板本身的可制造性，以及最重要的是，更少的走線(xiàn)等領(lǐng)域提供了無(wú)數的好處。

盡管雙面布局具有明顯的優(yōu)勢，但單面設計仍然出現在當今的幾種商用產(chǎn)品和新設計中。成本的關(guān)鍵驅動(dòng)因素。通常，單面電路板的購買(mǎi)價(jià)格略低，有時(shí)交貨時(shí)間也較短。對于簡(jiǎn)單設計，這是一個(gè)明顯的優(yōu)勢。在簡(jiǎn)單產(chǎn)品的批量生產(chǎn)中，當幾分錢(qián)最重要時(shí)，單面板可以說(shuō)明成功與失敗之間的區別。同樣，出于安全和載流量的原因，要求通過(guò)走線(xiàn)的安培數較大的電路最適合單面布局。 

應用

讓我們看一個(gè)應用示例。假設我們正在生產(chǎn)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，該電路包含一個(gè)LED和一個(gè)老式的計時(shí)IC，將被放置在定制的3D打印外殼中。在此項目中，我們不在乎組件的放置，并且組件成本極低，因此我們希望PCB的成本盡可能低，以達到非常低的最終價(jià)格。哪種設計在這種情況下效果最好？顯然是單面板。由于單面電路板通常更便宜，并且我們的電路非常簡(jiǎn)單，因此選擇簡(jiǎn)單的解決方案是不費吹灰之力的。

另一方面，假設我們正在嘗試為稍微復雜的電路制作電路板。我們想設計一個(gè)接口板，將其插入臺式計算機的USB端口。由于這樣的電路板很可能會(huì )涉及多個(gè)電阻器，電容器和IC，因此組件的放置將非常具體。因此，在這種情況下，明顯的贏(yíng)家將是雙面設計。我們不僅能夠跳線(xiàn)并在物理組件下布線(xiàn)，而且這種做法可能會(huì )使價(jià)格下降。我們的設計將更加緊湊，并且組件可以更緊密地組裝在一起，從而使總體生產(chǎn)成本更低。由于更多的板子可以裝在一塊板上同時(shí)進(jìn)行組裝，所以我們的制造工廠(chǎng)將減少我們的費用，并且由于我們的機柜所用材料更少，我們的相關(guān)采購或制造成本將會(huì )降低。由于尺寸較小，我們的運輸成本會(huì )更低。清單不勝枚舉。 

概括

本質(zhì)上，單面和雙面印刷電路板都可以達到相同的目的。但是，在現代時(shí)代，它們的用法有所不同。盡管兩者目前仍在使用，但我們發(fā)現單面板的用途越來(lái)越少。盡管這將是可悲的告別心愛(ài)的單面板在未來(lái)，拋光外觀(guān)和雙面印刷電路板的便利是一個(gè)比合適的替代者。