单层与多层PCB之间有什么区别及各自的优缺点

作为设计印刷电路板之前的一个初步步骤，您需要决定是使用单层还是多层PCB。这两种设计类型在各种日常设备中都很常见。适合您的那种取决于您使用它的项目。更复杂的设备通常使用多层板，而更简单的设备可以从单层板中受益。本文将解释它们之间的本质区别，以及如何为您的项目选择正确的类型。

单层与多层PCB：有什么区别？

您可以根据名称猜测这两种PCB之间的显着差异。单层板仅具有一层基底材料，也称为基底，而多层PCB具有多层。一旦仔细观察三种主要类型的PCB板，您会发现它们的构造方式和功能如何有许多不同之处。

1。单层PCBS

单层板，有时称为单面板，板的一侧有元件，另一侧有导体图案。它们只有一层导电材料，通常是铜。单层板包括基底层，导电金属层，然后是保护性焊接掩模和丝网。您可以在许多更简单的电子设备中找到单层板。

2。双面印刷电路板

您还可以使用双层或双面电路板，其层数多于单层电路板但少于多层电路板。双面PCB，如单面变体，具有一个基底层。不同之处在于它们在基板的两侧都有一层导电金属。

一侧的电路和元件通过以下两种方法之一将电路板连接到另一侧的电路板：
•通孔：通孔是在电路板上钻出的小孔，称为引线的电线通过，然后焊接到正确的元件。
•表面安装座这些PCB使用直接焊接到电路板的引线。电路板本身成为元件的接线表面，使电路占用的空间更小。

3。多层PCB

多层PCB由三个或更多个双面板堆叠而成。从理论上讲，它们可以包含您需要的尽可能多的板，但有史以来最大的板是129层厚。通常，它们具有4到12层之间的偶数 - 奇数可能会导致焊接后翘曲和扭曲等问题。

多层板中的每个基板层在其两侧具有导电金属。使用专门的粘合剂将板连接在一起，每块板之间有绝缘材料。在多层电路板的外边缘，你会发现焊接掩模。

称为过孔的路径允许不同的层相互导电。这些路径分为三组：
•通孔：遍历电路板的每一层

•盲目：将外层连接到内层
•Buried：连接两个内层，使它们从外部看不见

多层板通常出现在需要大量数据的更复杂的设备中连接。

单层PCB优势

单层PCB比其他板类型有几个优点，具体取决于您项目的要求可能会成为您选择的PCB。其中包括：

•成本更低：由于单层PCB比双面和多层PCB更简单，因此需要更少的资源，更少的时间和更少的PCB设计和生产的专业知识。这使它们更便宜。如果可以在不牺牲质量和性能的情况下使用单面板，大多数人都会因为经济上的优势而这样做。当涉及单层和多层PCB时，较低的成本是单面板的显着优势之一。

•更简单的设计和生产：单一侧板相对简单，也很常见，这意味着大多数设计师可以轻松地设计它们，大多数制造商可以毫无问题地构建它们。与多层印刷电路板相比，设计和生产过程将很容易，并产生始终如一的积极效果。由于其简单性，几乎所有PCB公司都可以生产单层板。

•大批量生产：生产这些板材的难易程度意味着您可以大批量订购这些板材没有遇到问题。因为更高的数量会降低每块板的价格，批量订购是从单面PCB中获取最大价值的最佳方式之一。

•交货时间短： 单层板可以快速制造，因为它们简单，并且它们比多层PCB需要更少的资源。这使得它们成为即使在大批量生产时也能快速获得PCB的情况下的理想选择。

单层PCB缺点

尽管它们具有成本优势和其他优势，但由于它们的局限性，单层板不是每个项目的正确选择，包括：

•简单设计： 单层板的简单性是它们最大的好处之一，但它也是一个很大的限制。对于需要更多组件和连接的更复杂设备，单层不能提供足够的空间或功率。如果电线相互交叉，则设备将无法正常工作，因此电路板有足够的空间容纳所有设备至关重要。更复杂的设计无法适用于单面PCB。

•速度更慢，运行能力更低：这些电路板上有限的连接数也会影响它们的功率和速度。这些密度较小的设计不如具有更多电路且具有较低工作容量的设计稳健。它们可能没有足够的功率用于某些应用。

•更大尺寸和更高重量：要为单面板添加功能，您需要扩展其尺寸而不是添加另一层，就像你可以使用多层PCB一样。您可以使用多个单独的板，但是一个多层板可能会处理相同的要求。增加设备中电路板的尺寸或数量也会增加最终产品的重量。

单层PCB：权衡利弊

要确定单层PCB是否适合您，您需要考虑项目的要求以及单面板是否具备满足这些要求所需的功能。对于更简单的设备，由于它们的低成本和快速的生产时间，它们通常是首选板。但是，对于更复杂的项目，它们通常无法提供足够的功能。

在决定使用单层PCB之前，请权衡它们的优缺点。总而言之，单层PCB的优缺点包括：

优点：
•成本更低
•设计和生产更简单
•能够大批量生产
•缩短交付周期

缺点：
•复杂项目过于简单
•运营能力下降
•速度较慢
•尺寸较大
•重量较高

单面PCB是否适合您？如果它们符合您的项目标准并且上面的专业知识超过缺点，它们可能是。

单层PCB应用

这些电路板因其低成本和相对容易的生产而成为各种电子产品的流行选择。虽然多层电路板正在迎头赶上，因为电子电路变得越来越复杂，但单层电路板在历史上一直是最常见的类型。它们经常出现在具有一个特定功能的设备中，不需要存储大量数据或访问互联网，但情况并非总是如此。

你会发现许多小型家用电器中的单层PCB，例如咖啡机。它们也是大多数计算器，收音机，打印机和LED灯背后的技术。像固态驱动器这样的更简单的存储设备通常使用单面PCB，电源和许多不同类型的传感器等组件也是如此。

多层PCB优势

虽然单层电路板有其优点，但多层设计对某些应用更有利。对于某些设备，甚至需要具有多个层。更复杂的多层PCB的好处包括：

•对更复杂的项目有用：更复杂且涉及更多电路和组件的设备通常需要使用多层PCB。如果它需要的电路多于单个电路板上可以容纳的电路，则可以通过添加图层来添加空间。拥有多个电路板可确保有足够的连接空间，使其成为更先进设备的理想选择。具有许多不同用途和高级功能的设备（如智能手机）需要这种复杂程度。

•高质量：多层电路板需要更多的规划和密集的生产过程，因此它们通常比其他类型的电路板具有更高的质量。设计和生产这些电路板需要比简单组件更多的技能和更先进的工具，从而增加了获得高质量产品的可能性。其中许多设计包括先进的受控阻抗特性和电磁干扰屏蔽，进一步提高了性能。

•增加功率：由于多层PCB的电路密度增加，它们比不太复杂的设计更强大。它们具有更高的运行容量，可以以更高的速度运行，这对于它们供电的高级设备而言通常是必需的，并且可以提高性能。

•提高耐用性：具有更多层意味着电路板更厚，因此比单面PCB更耐用。这是通过附加层添加功能优于增加单个层的尺寸的另一个原因。这种增强的耐用性意味着电路板可以承受更恶劣的条件，并且通常可以使用更长时间。

•更小的尺寸和更轻的重量：多层PCB实现了这种增强的耐用性，同时仍然保持相对较小的尺寸和较轻的重量。因为它们将层叠在一起，所以您可以将更多功能压缩到比其他板更紧凑的空间。这种较小的尺寸也意味着较轻的重量。单层板必须非常大，以匹配多层板的功能。您甚至可以使用多个单层板匹配它，但这也会增加最终产品的尺寸和重量。

•单个连接点：使用多个PCB组件需要多个连接点。另一方面，多层板设计成与单个连接点一起工作，简化了电子设备的设计并进一步减轻了重量。在决定是否使用多个单面板而不是仅使用一个多层印刷电路板时，多层板通常是最佳选择。

层PCB缺点

然而，多层板提供的增强功能和其他好处是有代价的。这些缺点意味着它们可能不是每种类型项目的理想选择。它们包括：

•更高的成本：设计和制造具有多层的电路板比制作仅有一层或两层的电路板更昂贵。它需要更多的资源，更多的时间和更多的技能，从而推高了价格。始终确保多层组件的优势超过成本。如果不需要两层以上，您可能需要坚持使用单层PCB。

•更复杂的设计和生产：设计和生产多层板比制造单层板更复杂，更复杂。这意味着您需要拥有专业设备的高技能设计师和制造商。您也更有可能在整个过程中遇到困难，特别是如果您没有可用的必要资源。

•可用性较低：由于专业化的多层板需要，并非每个制造商或供应商都能可靠地生产或提供它们。您可能会发现找到合适的公司来设计，制造或修复具有大量层数的电路板更加困难。如果电路板需要维修，也可能更难找到能够修理它的人。

•更长的交付时间：设计和生产多层电路板也是如此比制作单层电路板需要更多的时间。还有更多的部件需要考虑，所有部件都必须相互固定，以形成各层之外的一块板。这些过程也涉及更多，这增加了提前期。如果您需要快速制作电路板，使用多层PCB可能不适合您。如果在生产过程中发生错误或者您想要更改设计，则重新加工可能非常耗时，如果不更换零件，可能无法实现，从而增加材料成本。

•更多复杂维修：多层PCB相对可靠，但如果出现问题，其设计的复杂性会使维修更加困难。如果电子元件出现问题或电路板受到物理损坏，则识别问题可能更困难，因为从外部看不到某些内层和连接它们的过孔。电路板上的元件数量也使维修更具挑战性和耗时。

多层PCB：权衡利弊

多层印刷电路板是否适合您的电子设备？如果设备位于频谱的更复杂的一端，它们可能就是这样。但是，要做好准备，为增加的功能和其他优势支付额外费用。考虑选择多层PCB的优点和缺点，以及项目的需求和您用于采购板的资源。多层PCB的优缺点包括：

优点：
•能够处理更复杂的功能
•更高质量
•更大的功率，运行能力和速度
•增强的耐用性
•尺寸更小，重量更轻
•单个连接点

缺点：
•更高的成本
•更复杂的设计和生产
•有限的可用性
•更长的交付时间
•更复杂的维修

多层PCB应用

随着技术的进步，多层PCB变得越来越普遍。当今许多电子设备的复杂功能和较小尺寸需要在其电路板中使用多层。跨行业的一系列设备使用多层板，特别是那些具有多种功能和更复杂功能的板。

多层印刷电路板出现在许多计算机组件中，包括主板和服务器。从笔记本电脑和平板电脑到智能手机和智能手表的计算机化设备使用这些类型的电路板。智能手机通常需要大约12层。允许智能手机，笔记本电脑和GPS设备等电子设备运行的系统，如手机信号塔和卫星技术，由于其所需的高级功能，还包括多层板。

设备没有智能手机和信号塔那么复杂，但对于单面印刷电路板来说太复杂，通常使用4到8层。这类产品的例子包括家用产品，如微波炉和空调，它们越来越多地采用多层技术。

由于可靠性，医疗设备也经常在三层以上的电路板上运行，他们需要的小尺寸和轻量化设计。多层印刷电路板出现在X光机，心脏监视器，CAT扫描设备和许多其他应用中。

汽车和航空航天工业也越来越多地使用需要同时使用的电子元件耐用且轻便，使这种类型的PCB非常适合。这些部件必须能够承受磨损，发热和其他恶劣条件。车载计算机，GPS系统，发动机传感器，前照灯开关和更多组件利用这些电路板。

具有大量层数的PCB也是工业行业的标准配置。越来越多的工业机器具有计算机化部件，并且通常配备有传感器，控制器和其他需要PCB的部件。由于许多工业设施的恶劣条件，该设备需要先进的功能，可靠性和耐用性。

出于类似的原因，多层PCB在许多军事应用，天气分析设备，报警中发挥作用系统，原子加速器和许多其他电子设备类型。

决定是否需要单层或多层PCB

要确定您是需要单层还是多层印刷电路板，您需要考虑项目的需求以及最符合它们的类型。问自己这五个问题：
1。我需要什么级别的功能？如果它更复杂，您可能需要多个图层。
2。电路板的最大尺寸是多少？多层电路板可以在更小的空间内安装更多功能。
3。耐久性是否优先？如果是，请使用多层。
4。我的预算是多少？对于更适度的预算，单层电路板效果最佳。
5。我需要多快的PCB？与多层印刷电路板相比，单层印刷电路板的交付周期更短。

您还需要处理更多有关要求的技术问题，例如您需要的工作频率，密度和信号层。确定这些问题的答案将有助于您确定是否需要具有一层，两层，四层或更多层的板。有关这些规范的更多信息以及有关选择PCB设计的其他提示，请查看我们关于该主题的博客文章。

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