単層 PCB と多層 PCB – 利点、欠点、設計および製造プロセス。
前にプリント基板の設計、単層 PCB を使用するか多層 PCB を使用するかを決定する必要があります。どちらのタイプのデザインも、日常の多くのデバイスで使用されています。ボードを使用しているプロジェクトの種類によって、どれが最適かが決まります。複雑なデバイスには多層ボードがより一般的ですが、より単純なデバイスには単層ボードを使用できます。この記事は、違いを理解し、プロジェクトに適切なタイプを選択するのに役立ちます。
これらの PCB の名前に基づいて、違いが何であるか推測できるでしょう。単層基板にはベース材料 (基板とも呼ばれます) が 1 層ありますが、多層基板には複数の層が含まれています。これらを詳しく調べると、これらのボードの構造と機能に多くの違いがあることに気づくでしょう。
これら 2 つの PCB タイプについてさらに詳しく知りたい場合は、読み続けてください。
単層PCBとは何ですか?
片面基板は片面基板とも呼ばれます。片面にはコンポーネントがあり、もう片面には導体パターンがあります。これらのボードには、導電性材料 (通常は銅) が 1 層あります。単層基板は、基板、導電性金属層、保護はんだ層、およびシルク スクリーンで構成されます。単層基板は、多くの単純な電子デバイスに使用されています。
単層 PCB の利点
1. 安価
全体として、単層 PCB は設計が単純であるため、コストが低くなります。それは、大量のデータに依存せずに時間効率の高い方法で開発できるためです。プリント基板の材質。さらに、多くの知識は必要ありません。
2. 迅速な製造
このようなシンプルな設計と低リソース依存性により、単層 PCB をすぐに製造できます。もちろん、特にできるだけ早く PCB が必要な場合には、これは大きな利点です。
3. 製造が簡単
一般的な単層 PCB は、技術的な困難を伴うことなく設計できます。それは、メーカーや専門家が問題なく製造できるよう、シンプルな設計プロセスを提供するためです。
4. 一括で注文できます
開発プロセスが簡単なため、これらの PCB タイプを同時に大量に注文できます。大量に注文した場合、ボードあたりのコストの削減も期待できます。
単層 PCB の欠点
1. 制限された速度と容量
これらの回路基板は、接続のための最小限のオプションを提供します。つまり、全体的なパワーとスピードが低下します。また、設計上、動作能力が低下します。この回路は高電力アプリケーションでは機能しない可能性があります。
2. あまりスペースがありません
複雑なデバイスでは、単層回路基板のメリットは得られません。追加のスペースがほとんどないからですSMDコンポーネントそしてつながり。配線同士が接触すると、基板が正常に動作しなくなる原因となります。ベスト プラクティスとしては、回路基板にすべてのものを配置するのに十分なスペースを確保することが含まれます。
3. 大きくて重い
さまざまな運用目的に追加機能を提供するには、ボードを大きくする必要があります。ただし、そうすると製品の重量も重くなります。
多層レイヤーPCBとは何ですか?
多層 PCB は、互いに積み重ねられた複数の両面基板で構成されます。基板は必要な数だけ使用できますが、最も長いものでは 129 層の厚さがありました。通常は 4 ～ 12 の層があります。ただし、異常な量ではんだ付け後に反りやねじれなどの問題が発生する可能性があります。
多層基板の基板層の各面には導電性金属があります。各基板は専用の接着剤と絶縁材を使用して接合されています。多層基板の端にはんだマスクが付いています。
多層レイヤーPCBの利点
1. 複雑なプロジェクト
追加のコンポーネントや回路に依存する複雑なデバイスには、通常、多層 PCB が必要です。追加のレイヤー統合を通じてボードを拡張できます。これにより、標準ボードには収まらない追加の接続を備えた追加回路に適しています。
2. より耐久性が高い
層を追加するとボードの厚みが増し、耐久性が高まります。これにより、寿命が保証され、落下などの予期せぬ出来事にも耐えることができます。
3. 接続
通常、いくつかのコンポーネントには複数の接続ポイントが必要です。この場合、多層 PCB には個別の接続ポイントのみが必要です。全体として、この利点はデバイスのシンプルな設計と軽量な機能に貢献します。
4. さらなるパワー
多層 PCB の密度を高めることで、電力を大量に消費するデバイスにとって実用的になります。一般に、これは、より迅速かつ効率的に動作できることを意味します。容量が増加したため、強力なデバイスに適しています。
多層レイヤーPCBの欠点
1. より高価
多層回路基板では追加の材料、専門知識、開発時間が必要となるため、より多くの費用がかかることが予想されます。このため、多層コンポーネントを使用する方が価格よりも有利であることを確認する必要があります。
2. 長いリードタイム
多層基板の開発にはさらに時間がかかります。これは、各層が個別の基板を形成するためにロックが必要な重要な部品によるものです。これらの各プロセスは、全体の完了時間に影響します。
3. 修理は複雑になる場合があります
多層 PCB に問題が発生した場合、修復が困難になる場合があります。一部の内部層は外側から見えない場合があり、コンポーネントまたは物理的な基板の損傷の原因を特定することが困難になります。さらに、修理の完了がより困難になるため、ボード上の統合コンポーネントの数を考慮する必要があります。
違い: 単層 PCB と多層 PCB
1. 製造工程
単層 PCB は長い製造プロセスを経ます。通常、これには多くのCNC加工ボードを作成するプロセス。プロセス全体には、切断、穴あけ、グラフィック配置、エッチング、はんだマスク、印刷が含まれます。
その後、表面処理を経てテスト、検査を経て梱包されて出荷されます。
一方、多層 PCB は特殊なプロセスを通じて作成されます。これには、高圧と高温をかけてプリプレグと基礎材料の層を重ね合わせることが含まれます。これにより、各層の間に空気が閉じ込められなくなります。また、これは、樹脂が導体を覆い、各層を固定している接着剤が正しく溶けて硬化することを意味します。
2.材質
単層および多層 PCB は、金属、FR-4、CEM、テフロン、およびポリイミド材料を使用して製造されます。それでも、銅が最も一般的に選択されます。
3. コスト
全体として、単層 PCB は多層 PCB よりもコストが低くなります。それは主に、使用される材料、生産時間、専門知識によるものです。サイズ、ラミネート加工、納期など、他の要因が価格に影響を与える場合があります。
4. アプリケーション
一般に、単層 PCB は単純なデバイスに使用されますが、多層 PCB はスマートフォンなどの高度なテクノロジーに適しています。
単層 PCB が必要か多層 PCB が必要かを決定する
プロジェクトに多層プリント基板が必要か単層プリント基板が必要かを判断すると役に立ちます。次に、どのタイプのプロジェクトがあり、何が最適であるかを検討します。自問すべき 5 つの質問は次のとおりです。
1. どのレベルの機能が必要ですか?より複雑な場合は、さらに多くのレイヤーが必要になる場合があります。
2. 最大基板サイズはどれくらいですか?多層基板を使用すると、より小さな領域でより多くの機能を実現できます。
3. 耐久性を重視しますか?耐久性を重視する場合は、多層が最適なオプションです。
4. いくら必要ですか?単層ボードは、500 ドル未満の予算に最適です。
5. PCB のリードタイムはどれくらいですか?単層プリント基板は多層基板に比べてリードタイムが短くなります。
動作周波数、密度、信号層などの他の技術的な問題にも対処する必要があります。これらの質問により、1 層、3 層、4 層、またはそれ以上の層のボードが必要かどうかが決まります。
投稿日時: 2023 年 2 月 14 日