Руководство по применению для однослойных плат печатных плат

В сегодняшнем взаимосвязанном электронном мире, Печатные платы (ПХБ) вездесущи. От смартфонов в наших руках до сложного промышленного механизма, ПХБ лежат в основе включения электронных функций. Среди множества типов печатных плат, Однослойная печатная плата (также известный как односторонняя плата или односторонняя печатная плата) является самым основным и обычно используемым. Несмотря на относительно простую структуру, Однослойная печатная плата играет незаменимую роль во многих приложениях.

Что такое однослойная печатная плата?

Как следует из названия, Однослойная печатная плата имеет проводящую схему только на одной стороне платы. Он состоит из материала субстрата (Обычно эпоксидное стекловолокно FR-4 или композитный материал CEM-1/3) с одним слоем медного слоя, ламинированного с одной стороны. Во время производства, Медный слой запечатлевается для формирования трассов цепи, прокладки, и точки соединения компонентов. Все электронные компоненты устанавливаются на стороне непоточной и подключены к медным следам через VIAS или паяные прокладки.

Структура однослойной печатной платы

Чтобы лучше понять однослойные печатные платы, Важно разбить их основные структурные элементы:

1. Субстрат (Базовый материал)

Это основание печатной платы, обеспечение механической поддержки и электрической изоляции. Наиболее часто используемый субстрат-FR-4 (Эпоксидная смоля с пламенем с тканым стекловолокном), предпочтительный за его превосходные электрические и механические свойства, а также экономическую эффективность. Для чувствительных к стоимости или специализированных приложениях, CEM-1/3 (составные эпоксидные материалы) или бумажные субстраты (НАПРИМЕР., Фенольная бумага ламинат) также может быть использован.

2. Проводящий слой

Обычно делается из медной фольги, Этот слой существует только на одной стороне доски в однослойных печатных платах. После травления, Он образует следы цепи, которые соединяют электронные компоненты и передают электрические сигналы. Толщина меди является критическим параметром, обычно доступно в 1 унции, 2унция, и т. д..

3. Припаяя маска

Это тонкий слой полимера, нанесенный на медный слой, Обычно в зеленом, красный, или синий. Его основная функция заключается в предотвращении приповского соединения между непреднамеренными областями и защиты медных следствий от окисления и загрязнения окружающей среды.

4. Шелкостный слой

Также известен как легенда или шелковый слой, Это напечатано на вершине припоя маски. Он предоставляет важную информацию, такую как идентификаторы компонентов, полярность маркировки, Компания логотипы, и метки тестовых точек, чтобы облегчить сборку, тестирование, и обслуживание. Обычно он белый цвет.

5. Поверхностная отделка

Чтобы предотвратить окисление обнаженных медных следов и обеспечения хорошей припадения, Поверхностная отделка наносится перед доставкой. Общие отделки включают:

Провести кровотечение (Выравнивание припоя горячего воздуха): рентабельный и широко используемый.
Оп (Органическая припаяя консервант): Экологически чистый и подходящий для безвинга.

Преимущества однослойных печатных плат

Несмотря на их простую структуру, Однослойные печатные платы предлагают несколько различных преимуществ, которые делают их идеальным выбором для конкретных приложений:

✅ Рентабельный

Спасибо их простой структуре, Меньше этапов производства, и минимальное использование материала, Однослойные печатные платы намного дешевле производить по сравнению с многослойными досками. Это делает их предпочтительным выбором для большого объема, недорогие продукты.

✅ Простой дизайн

Односторонняя маршрутизация устраняет необходимость рассмотрения сложных факторов, таких как межслойные соединения или сопоставление импеданса. Процесс проектирования более интуитивно понятен и эффективен, приводя к более коротким циклам разработки.

✅ Зрелый производственный процесс

Методы производства для однослойных печатных плат, с высокой скоростью доходности и быстрым оборотом производства.

✅ Легко устранение неполадок

Поскольку все схемы выложены на одной плоскости, это легче проверить, тест, и диагностировать недостатки, Упрощение технического обслуживания и ремонта.

✅ Хорошее рассеяние тепла

Компоненты монтируются непосредственно на подложку, позволяя теплу более эффективно рассеиваться. Это делает однослойные печатные платы подходящими для применений с низким энергопотреблением или где тепловые потребности не являются критическими.

Приложения однослойных печатных плат

Благодаря их уникальным преимуществам, Однослойные печатные платы широко используются в различных областях:

▶ Потребительская электроника

Дистанционное управление, калькуляторы, Светодиодные огни, игрушки, Кофеваторы, Зарядные устройства, и т. д..

▶ Домашние приборы

Управляющие платы для таких устройств, как микроволновые печи, рисовые плиты, стиральные машины, и холодильники.

▶ Автомобильная электроника

Используется в некритическом, Модули с низкой комплексностью, такие как контроль освещения, Системы силовых окон, и управление дверями.

▶ Медицинские устройства

Бюджетный, не имплантируемое медицинское диагностическое и мониторинг оборудование.

▶ Осветительные продукты

Светодиодные модули освещения, легкие полоски, и связанные собрания.

▶ Простой промышленный контроль

Основные датчики модули, Таймерные схемы, или контрольные единицы, используемые в промышленных приложениях света..

Сравнение между однослойными и многослойными платы

Понимание значения однослойных ПХБ также помогает прояснить, как они отличаются от многослойных печатных плат:

Особенность	Однослойная печатная плата	Многослойная печатная плата
Структура	Проводящие следы только на одной стороне	Следы на двух или более слоях, подключено через VIAS
Расходы	Низкая стоимость производства	Более высокая стоимость производства
Сложность дизайна	Простой; Подходит для цепей низкой плотности	Сложный; Идеально подходит для конструкций высокой плотности и высокоскоростной схемы
Размер доски	Относительно больше, Поскольку весь маршрутизация находится на одной плоскости	Более компактный; Включает сложные схемы в ограниченном пространстве
Целостность сигнала	Ниже; более восприимчиво к шуму и электромагнитному вмешательству	Выше; Улучшено с помощью оптимизированного макета и выделенных слоев грунта/мощности
Тепло рассеяние	Лучше; Тепло рассеивается из компонентов	Бедный; тепло может накапливаться между слоями, Требование передовых термических решений
Приложения	Простой, бюджетный, Электроника низкой плотности	Сложный, Высокоэффективность, высокая плотность, высокоскоростные системы (например. материнские платы, смартфоны, серверы, Аэрокосмическая электроника)

Ключевые шаги в однослойном производстве печатной платы

Производство однослойных печатных плат является точным и высоко автоматизированным процессом, включение следующих ключевых шагов:

Резка
Ламинаты с медью (Ccl) разрезаются в требуемые размеры панели.
Передача шаблона (Внешний слой паттерна для однослойных печатных плат)
Медная поверхность очищается, и фоторезист применяется. Через ультрафиолетовое воздействие и развитие, шаблон схемы переносится на медный слой.
Травление
Нежелательная медь удаляется с помощью химического раствора (НАПРИМЕР., Хлорид железа), оставляя только желаемые следов цепи и прокладки.
Раздевать
Оставшийся фоторезист раздет, чтобы обнажить медную цепь.
Бурение
С буровые машины с ЧПУ используются для бурения компонентов отверстия, монтажные отверстия, и VIAS (при необходимости для механических целей).
Прикладная маска
Чернила припоя маски наносится на поверхность платы. После экспозиции и развития, Только области, требующие пайки, остаются открытыми.
Шелкостная печать
Компонентные обозначения, полярность маркировки, логотипы, и другие идентификаторы напечатаны на доску.
Поверхностная отделка
Открытые медные прокладки обрабатываются поверхностной отделкой (НАПРИМЕР., Hasl или OSP) Для предотвращения окисления и повышения припадения.
Профилирование
Заготовленная печатная плата разрезана в конечную форму с использованием маршрутизаторов с ЧПУ или штамповки..
Электрические испытания
Электрическая непрерывность проверяется с помощью испытаний на летающем зонде или на основе приспособления, чтобы убедиться, что нет открытых цепей или шорт.
Последний осмотр & Упаковка
Визуальный осмотр выполняется для подтверждения качества продукта. Доска, которые проходят проверку, упакованы для доставки.

Ключевые соображения при выборе однослойной печатной платы

Перед выбором однослойной печатной платы для вашего проекта, Инженеры и дизайнеры должны тщательно оценить следующие факторы:

Бюджет затрат
Если проект чувствителен к высокой стоимости, а схема не является функциональной сложной, Однослойная печатная плата, как правило, является наиболее экономичным вариантом.
Сложность и плотность цепи
Для простых схем с низким количеством компонентов и требований к высокоскоростным сигналам, Однослойной печатной платы достаточно. Комплексные или высокие схемы высокой плотности обычно требуют многослойных конструкций.
Требования к целостности сигнала
Если схема работает на низких частотах и имеет минимальные проблемы целостности сигнала, однослойная печатная плата приемлема. Высокоскоростные цифровые или высокочастотные аналоговые схемы обычно выигрывают от многослойных печатных плат с выделенными наземными и силовыми плоскостями.
Размер и пространственные ограничения
Если дизайн должен вписаться в компактный форм -фактор при поддержке большого количества компонентов, Многослойная печатная плата может быть лучшим выбором.
Тепловые требования
Для схем с низкой тепловой генерацией, Однослойные печатные платы обычно предлагают адекватное рассеяние тепла.

Будущие перспективы для однослойных печатных плат

Несмотря на продолжающиеся достижения в многослойном и HDI (Взаимодействие высокой плотности) Технологии печатной платы, Однослойные печатные платы далеко не устарели. С растущим распространением устройств IoT, Умные дома продукты, и различные типы датчиков, спрос на недорогие, простой, и надежные электронные модули продолжают расти. Благодаря их неотъемлемой стоимости и производственным преимуществам, Однослойные печатные платы останутся важным решением на этих нишевых рынках.

Глядя в будущее, Ожидается, что однослойные печатные платы будут развиваться следующими способами:

Более экологически чистые материалы
Внедрение экологически чистых базовых материалов и более экологичных производственных процессов для снижения воздействия на окружающую среду.
Меньшее место
С продолжением продвижения SMT (Поверхностная технология) и миниатюризация электронных компонентов, Однослойные ПХБ достигнут более высоких уровней интеграции даже в компактных конструкциях.
Интеграция с гибкими платы
В определенных приложениях, Комбинирование однослойных жестких печатных плат с гибкими печатными платами может включить более универсальные и космические конструкции.

Заключение

Как основополагающий элемент в электронике, Однослойные печатные платы продолжают играть незаменимую роль в широком спектре электронных продуктов. Их уникальные преимущества-эффективность, Простой дизайн, и зрелое производство - сделайте их практическим и надежным выбором для многих приложений.

Понимание их структуры, преимущества, сценарии приложения, И отличия от многослойных печатных плат позволяют инженерам и разработчикам продуктов принимать хорошо информированные проектные решения. В быстро развивающемся электронике ландшафт, Однослойные печатные платы останутся жизненно важной силой в поддержке инноваций и широко распространенное внедрение технологий.