Создание нового проекта печатной платы всегда очень волнительно, но с большим волнением приходит также много ответственности и внимания, которые нам нужно принять, чтобы гарантировать, что наш проект пройдет как можно более гладко. Печатные платы бывают разных размеров и форм, односторонние печатные платы, многослойные печатные платы, и как перейти от прототипирования этих плат к этапу массового производства.
Необходимо учитывать множество факторов, включая цену, размер и доступность компонентов, но в этой статье мы в основном обсудим различия между односторонними, двухсторонними и многослойными печатными платами и печатными сборками, различия между ними и моменты, которые необходимо учесть перед изготовлением нашего первого прототипа.
Слои проектирования печатной платы
Если вы это читаете, скорее всего, вы уже сделали (или собираетесь сделать) несколько проектов печатных плат. В зависимости от вашего проекта может потребоваться разное количество слоев проектирования. Начиная с двухслойной конструкции печатной платы и доходя до 2 слоев.
Слои зависят от множества факторов, одним из которых является размер платы печатной платы. Когда мы хотим разместить много компонентов на небольшой площади, нам может понадобиться многослойная печатная плата, чтобы успешно соединить все компоненты, поскольку каждый провод (дорожка печатной платы) проходит через один слой, две дорожки не могут перекрываться на одном слое, поэтому мы должны использовать разные слои, чтобы архивировать полную схему схемы.
Другим фактором при проектировании многослойной печатной платы будет сложность компонентов, которые мы размещаем в нашей конструкции. Некоторые компоненты, такие как ЦП или сложные интегральные схемы, требуют проектирования многослойной печатной платы с 4 или более слоями. Это требование возникает при компоновке таких компонентов и, следовательно, его нельзя игнорировать.
Конструкции из двух или более слоев в основном зависят от проекта печатной платы и требований к размеру, компонентам и варианту использования, чем сложнее конструкция, тем больше слоев она будет иметь. Многослойные печатные платы очень распространены в наши дни, и многие заводы по производству печатных плат могут обрабатывать особые требования заказчика как для однослойных, так и для многослойных печатных плат.
Изготовление многослойных печатных плат (4–16 слоев) часто обходится дороже, чем изготовление двухслойных. Это связано с повышенной сложностью и количеством используемых в многослойных печатных платах кооперированных и других материалов. Если конструкция может быть изготовлена из двух слоев, это будет рекомендовано для снижения стоимости изготовления.
Травление печатных плат
Вам может быть интересно, как травить двухстороннюю печатную плату, но сначала, что вообще означает травление? Травление — это процесс вырезания с использованием очень мощного лазера по поверхности печатной платы, этот процесс выполняется для создания проводных дорожек, которые используются в схеме индивидуального дизайна печатной платы.
Процесс травления очень эффективен и часто используется в производстве печатных плат. Его можно применять как на односторонних, так и на многослойных печатных платах. Этот процесс устраняет необходимость использования токсичных химикатов, чернил или кислот, которые традиционно применялись в процессе производства печатных плат.
Травление можно выполнять и в домашних условиях, но для этого часто требуются дорогостоящие и опасные химикаты и кислоты, которые могут нанести вред окружающей среде. Его можно выполнять на медных платах, используемых для изготовления печатных плат, а также на гибких материалах для производства многослойных гибких печатных плат.
Многослойная гибкая печатная плата часто изготавливается с использованием листов полиимидного материала, на одной или нескольких сторонах которого имеется медь. Характерной особенностью полиимидного материала является очень высокая температура плавления и гибкость, что делает его идеальным для производства и создания образцов гибких печатных плат.
Односторонняя печатная плата
После того как мы определились, будет ли наша печатная плата двухслойной или многослойной и будет ли она обычной или гибкой, пришло время подумать, на какой стороне печатной платы будут размещены компоненты.
Определение односторонней печатной платы — это когда мы размещаем компоненты на одной стороне печатной платы (обычно на верхней стороне) вместо того, чтобы заполнять плату компонентами с обеих сторон печатной платы. Однако одностороннюю печатную плату не следует путать с количеством слоев печатной платы, это две разные вещи. многослойная печатная плата указывает на внутреннюю проводку и слои печатной платы, в то время как размещение одно- или двухсторонней печатной платы относится к процессу SMT, при котором мы размещаем компоненты на одной стороне печатной платы или на обеих.
У печатной платы есть только две стороны, верхняя и нижняя, где мы можем разместить столько компонентов, сколько позволяет нам дизайн, компоновка и пространство. Популярным выбором является односторонняя печатная плата, но, к сожалению, по мере усложнения дизайна может не хватить места для размещения всех компонентов на одном слое, это связано с ограниченным пространством, доступным для компонентов, и количеством увеличивающихся компонентов, которые может иметь сложная конструкция.
Односторонняя печатная плата имеет много преимуществ: после использования печатной платы в качестве решения или продукта легко спроектировать корпус или плату на плоской поверхности, поскольку на нижнем слое не установлены никакие компоненты, что позволяет односторонней печатной плате легко и просто встраиваться в корпуса нестандартных размеров.
При выборе компонентов для односторонней печатной платы очень удобно выбирать DIP-компоненты вместо SMD, поскольку нам не нужно беспокоиться о конфликте компонентов на нижней стороне платы, поскольку мы используем только одностороннюю конструкцию печатной платы. С другой стороны, двухсторонняя печатная плата ограничивает нас в количестве DIP-компонентов, которые мы можем разместить. Размещая DIP-компонент, нам придется проделывать отверстия в меди для прокладки проводов между компонентами, что ограничит возможность размещения SMD-компонентов в одном и том же месте на печатной плате. Если в конструкции используется много DIP-компонентов, рекомендуется проектировать одностороннюю печатную плату.
Другим преимуществом будет то, что компоненты обычно выделяют тепло, проектируя одностороннюю печатную плату, мы можем обеспечить меньшее распределение тепла по плате печатной платы, что может принести пользу долгосрочной прочности и стабильности платы. Цена односторонней печатной платы часто ниже, чем многослойной печатной платы, это связано с тем, что нужно собрать только один слой, что делает его проще, дешевле и быстрее в процессе изготовления массового производства.
Двусторонняя печатная плата
Как только мы разберемся с преимуществами и недостатками односторонней печатной платы, давайте объясним, что такое двухсторонняя печатная плата, и сравним одностороннюю и двухстороннюю печатную плату.
Первое очевидное преимущество двухсторонних печатных плат заключается в том, что у нас больше места для компонентов, конструкция может быть сделана с использованием двухслойной печатной платы, но заполненной с обеих сторон компонентами. Однако при изготовлении прототипа двухсторонней печатной платы цена часто будет выше, так как для небольшой партии из 2-1 штук рабочему придется паять компоненты вручную с обеих сторон. В то время как верхнюю сторону можно паять с помощью небольшой печи, нижнюю сторону нужно будет паять вручную, в отличие от односторонних печатных плат, где всю плату можно нагревать и паять внутри печи или нагревательного устройства.
Многие клиенты задаются вопросом, как использовать двухстороннюю прототипную печатную плату. Ответ будет таким же, как и при использовании односторонней печатной платы. Что касается использования и функциональности, то здесь нет никаких различий, за исключением таких вещей, которые следует учитывать, как корпуса или распределение тепла по плате.
Еще одним преимуществом двухсторонних печатных плат является возможность размещения большего количества компонентов на плате меньшего форм-фактора. Это означает, что мы можем спроектировать плату меньшего размера, но разместить все компоненты на обеих сторонах печатной платы, используя преимущества как верхнего, так и нижнего слоя в нашей конструкции. У односторонних печатных плат компоненты размещаются только на верхней стороне, что может потребовать проектирования платы большего размера для компенсации нехватки места.
Заключение и выводы
Мы узнали о различных типах конструкций печатных плат, таких как однослойные и многослойные конструкции печатных плат, мы также рассмотрели различия, когда дело доходит до изготовления однослойных и многослойных печатных плат с точки зрения цены и других вещей, которые мы должны учитывать заранее. Также есть популяция односторонних и двухсторонних компонентов, которую мы обсудили, и различия, которые они имеют в прототипировании и массовом производстве, минусы и плюсы, и что мы должны учитывать при принятии такого рода решения.
Учитывая это, PCBasic является экспертом в области проектирования одно- и многослойных печатных плат, а также производства многослойных печатных плат с более чем 15-летним опытом, нет никаких сомнений в том, что мы можем справиться с любым типом требований к проектированию или изготовлению как для целей прототипирования, так и для массового производства сотен тысяч изделий в день.
PCBasic сотрудничает с ведущими поставщиками и дистрибьюторами компонентов, а также с предприятиями по изготовлению печатных плат, которые могут изготавливать от 2 до 16 многослойных печатных плат с высокой точностью и скоростью, устраняя неопределенности и риски при изготовлении любого проекта печатных плат.
