По сути, односторонние и двусторонние печатные платы служат той же цели.

Время обновления:2020-10-16


По сути, односторонние и двусторонние печатные платы служат той же цели. Оба служат катализаторами электрических соединений между компонентами, однако есть некоторые ключевые различия, которые отличают их друг от друга. В частности, они различаются затратами, связанными с процессами производства и разработки, а также различиями в емкости.

 

Сходства

Односторонние и двусторонние печатные платы имеют один и тот же состав материала: FR-4, который представляет собой форму стекловолокна, смешанного с эпоксидной смолой. В современном производстве его обычно покрывают слоем меди для обеспечения проводимости, а затем покрывают паяльной маской для профессиональной отделки. Иногда в процессе, называемом шелкографией, промышленные принтеры также печатают маркировку и этикетки на доске.

Однако современные технологии производства существуют не вечно. В прошлом инженеры и любители травили печатные платы вручную в смеси химикатов, фотографируя дизайн на плате. На протяжении многих лет использовалось несколько методов, однако большинство из них имели одно и то же ограничение: невозможно было протравить несколько слоев на одной плате. Это привело к тому, что макеты плат были больше, чем необходимо, и, как правило, требовали значительных усилий по оптимизации.

В 1960-е это не было проблемой. Компоненты со сквозными отверстиями были стандартными, а большие печатные платы были далеко не редкостью. Крупные прямоугольные чипы с широкими штырями по краям, известные как DIP-пакеты, позволяли прокладывать следы между штырями. Дискретные компоненты со сквозными отверстиями, такие как резисторы и конденсаторы, были большими и не оставляли следов. Компоненты были размещены рядом друг с другом, и было легко выполнить короткие трассировки, что позволяло легко получить одностороннее расположение.

 

Появление компонентов для поверхностного монтажа

Однако 1980-е принесли фундаментальные изменения на сцену печатных плат. Компоненты для поверхностного монтажа стали предпочтительным компонентом среди инженеров-электриков. Квадратные плоские пакеты становились все более распространенными. Дискретные компоненты для поверхностного монтажа сделали невозможным прокладку следов под компонентами. Требовались все меньшие и меньшие печатные платы. Как следствие, работать с односторонними печатными платами становилось все труднее. Это привело к появлению двусторонних технологий производства. Больше не было необходимости работать в пределах одного куска меди, чтобы проводить ток к компонентам, а гальванические отверстия, просверленные между слоями, называемые переходными отверстиями, позволяли легко переключать стороны платы.

 

Двусторонние печатные платы

Инженеры приняли решение перейти на двухсторонние доски в основном из соображений удобства. Когда конструктивное ограничение требовало, чтобы деталь находилась в определенной части компоновки, инженеры могли намного проще отреагировать на двухстороннюю компоновку, чем на однослойную.

Двусторонние платы также позволяли создавать большие плоскости заземления и питания. Если мы внимательно рассмотрим печатную плату, мы можем увидеть, что вместо отдельных следов мы видим то, что выглядит вырезами на более крупном куске меди. Это дает бесчисленные преимущества в таких областях, как электромагнитные помехи, рассеивание тепла, технологичность самой печатной платы и, что наиболее важно, меньшее количество следов.

Несмотря на то, что у двусторонних макетов есть явные преимущества, односторонние рисунки все еще присутствуют в некоторых коммерчески доступных продуктах и новых дизайнах сегодня. Ключевым фактором этого является стоимость. Как правило, односторонние печатные платы немного дешевле в приобретении, а иногда и с более коротким сроком выполнения заказа. Для простых конструкций это явное преимущество. В случаях массового производства простых продуктов, когда доли центов важнее всего, односторонние доски могут означать разницу между успехом и неудачей. Кроме того, цепи, требующие большой силы тока через дорожку, лучше всего подходят для односторонних схем из соображений безопасности и максимальной допустимой нагрузки.

 

Заявление

Давайте посмотрим на пример приложения. Допустим, мы производили простую схему, включающую светодиод и старомодную ИС синхронизации, которая будет помещена в специальный корпус, напечатанный на 3D-принтере. В этом проекте мы не заботимся о размещении компонентов, и наши затраты на компоненты минимальны, поэтому мы хотели бы, чтобы плата была как можно более низкой, чтобы соответствовать очень низкой конечной цене. Какой дизайн лучше всего работает в подобном сценарии? Однозначно односторонняя доска. Поскольку односторонние платы обычно дешевле, а наша схема настолько проста, нетрудно выбрать более простое решение.

С другой стороны, предположим, что мы пытаемся сделать плату для немного более сложной схемы. Мы хотели бы разработать интерфейсную плату для подключения к USB-порту настольного компьютера. Поскольку такая плата, скорее всего, будет включать в себя несколько резисторов, конденсаторов и микросхем, размещение компонентов будет очень специфическим. Таким образом, в этом случае явным победителем будет двусторонний дизайн. Мы не только сможем прыгать по следам и прокладывать маршруты под физическими компонентами, но и эта практика может снизить цену. Наша конструкция была бы значительно более компактной, а компоненты можно было бы располагать гораздо ближе друг к другу, что еще больше снизило бы общую стоимость производства. Так как на одной панели помещается больше плат, которые можно собирать одновременно, наше производственное предприятие будет взимать с нас меньше, а поскольку наши корпуса будут включать меньше материалов, связанные с этим затраты на закупку или производство снизятся. Наша стоимость доставки будет ниже из-за меньших размеров. У этого списка нет конца.

 

Резюме

По сути, односторонние и двусторонние печатные платы служат той же цели. Однако в современную эпоху они используются по-другому. Хотя оба они все еще используются сегодня, мы видим все меньше и меньше применений для односторонних плат. Несмотря на то, что в будущем будет грустно прощаться с любимыми односторонними платами, отполированный внешний вид и удобство двусторонних печатных плат - более чем подходящая замена.

По сути, односторонние и двусторонние печатные платы служат той же цели. Оба служат катализаторами электрических соединений между компонентами, однако есть некоторые ключевые различия, которые отличают их друг от друга. В частности, они различаются затратами, связанными с процессами производства и разработки, а также различиями в емкости.

 

Сходства

Односторонние и двусторонние печатные платы имеют один и тот же состав материала: FR-4, который представляет собой форму стекловолокна, смешанного с эпоксидной смолой. В современном производстве его обычно покрывают слоем меди для обеспечения проводимости, а затем покрывают паяльной маской для профессиональной отделки. Иногда в процессе, называемом шелкографией, промышленные принтеры также печатают маркировку и этикетки на доске.

Однако современные технологии производства существуют не вечно. В прошлом инженеры и любители травили печатные платы вручную в смеси химикатов, фотографируя дизайн на плате. На протяжении многих лет использовалось несколько методов, однако большинство из них имели одно и то же ограничение: невозможно было протравить несколько слоев на одной плате. Это привело к тому, что макеты плат были больше, чем необходимо, и, как правило, требовали значительных усилий по оптимизации.

В 1960-е это не было проблемой. Компоненты со сквозными отверстиями были стандартными, а большие печатные платы были далеко не редкостью. Крупные прямоугольные чипы с широкими штырями по краям, известные как DIP-пакеты, позволяли прокладывать следы между штырями. Дискретные компоненты со сквозными отверстиями, такие как резисторы и конденсаторы, были большими и не оставляли следов. Компоненты были размещены рядом друг с другом, и было легко выполнить короткие трассировки, что позволяло легко получить одностороннее расположение.

 

Появление компонентов для поверхностного монтажа

Однако 1980-е принесли фундаментальные изменения на сцену печатных плат. Компоненты для поверхностного монтажа стали предпочтительным компонентом среди инженеров-электриков. Квадратные плоские пакеты становились все более распространенными. Дискретные компоненты для поверхностного монтажа сделали невозможным прокладку следов под компонентами. Требовались все меньшие и меньшие печатные платы. Как следствие, работать с односторонними печатными платами становилось все труднее. Это привело к появлению двусторонних технологий производства. Больше не было необходимости работать в пределах одного куска меди, чтобы проводить ток к компонентам, а гальванические отверстия, просверленные между слоями, называемые переходными отверстиями, позволяли легко переключать стороны платы.

 

Двусторонние печатные платы

Инженеры приняли решение перейти на двухсторонние доски в основном из соображений удобства. Когда конструктивное ограничение требовало, чтобы деталь находилась в определенной части компоновки, инженеры могли намного проще отреагировать на двухстороннюю компоновку, чем на однослойную.

Двусторонние платы также позволяли создавать большие плоскости заземления и питания. Если мы внимательно рассмотрим печатную плату, мы можем увидеть, что вместо отдельных следов мы видим то, что выглядит вырезами на более крупном куске меди. Это дает бесчисленные преимущества в таких областях, как электромагнитные помехи, рассеивание тепла, технологичность самой печатной платы и, что наиболее важно, меньшее количество следов.

Несмотря на то, что у двусторонних макетов есть явные преимущества, односторонние рисунки все еще присутствуют в некоторых коммерчески доступных продуктах и новых дизайнах сегодня. Ключевым фактором этого является стоимость. Как правило, односторонние печатные платы немного дешевле в приобретении, а иногда и с более коротким сроком выполнения заказа. Для простых конструкций это явное преимущество. В случаях массового производства простых продуктов, когда доли центов важнее всего, односторонние доски могут означать разницу между успехом и неудачей. Кроме того, цепи, требующие большой силы тока через дорожку, лучше всего подходят для односторонних схем из соображений безопасности и максимальной допустимой нагрузки.

 

Заявление

Давайте посмотрим на пример приложения. Допустим, мы производили простую схему, включающую светодиод и старомодную ИС синхронизации, которая будет помещена в специальный корпус, напечатанный на 3D-принтере. В этом проекте мы не заботимся о размещении компонентов, и наши затраты на компоненты минимальны, поэтому мы хотели бы, чтобы плата была как можно более низкой, чтобы соответствовать очень низкой конечной цене. Какой дизайн лучше всего работает в подобном сценарии? Однозначно односторонняя доска. Поскольку односторонние платы обычно дешевле, а наша схема настолько проста, нетрудно выбрать более простое решение.

С другой стороны, предположим, что мы пытаемся сделать плату для немного более сложной схемы. Мы хотели бы разработать интерфейсную плату для подключения к USB-порту настольного компьютера. Поскольку такая плата, скорее всего, будет включать в себя несколько резисторов, конденсаторов и микросхем, размещение компонентов будет очень специфическим. Таким образом, в этом случае явным победителем будет двусторонний дизайн. Мы не только сможем прыгать по следам и прокладывать маршруты под физическими компонентами, но и эта практика может снизить цену. Наша конструкция была бы значительно более компактной, а компоненты можно было бы располагать гораздо ближе друг к другу, что еще больше снизило бы общую стоимость производства. Так как на одной панели помещается больше плат, которые можно собирать одновременно, наше производственное предприятие будет взимать с нас меньше, а поскольку наши корпуса будут включать меньше материалов, связанные с этим затраты на закупку или производство снизятся. Наша стоимость доставки будет ниже из-за меньших размеров. У этого списка нет конца.

 

Резюме

По сути, односторонние и двусторонние печатные платы служат той же цели. Однако в современную эпоху они используются по-другому. Хотя оба они все еще используются сегодня, мы видим все меньше и меньше применений для односторонних плат. Несмотря на то, что в будущем будет грустно прощаться с любимыми односторонними платами, отполированный внешний вид и удобство двусторонних печатных плат - более чем подходящая замена.


>> Далее:БОЛЬШЕ НЕ НАДО