PCB ชั้นเดียว เทียบกับ PCB หลายชั้น – ข้อดี ข้อเสีย การออกแบบ และกระบวนการผลิต
ก่อนการออกแบบแผงวงจรพิมพ์คุณต้องตัดสินใจว่าจะใช้ PCB แบบชั้นเดียวหรือหลายชั้น ทั้งสองประเภทการออกแบบนี้ใช้กับอุปกรณ์ในชีวิตประจำวันมากมาย ประเภทของโปรเจ็กต์ที่คุณใช้บอร์ดนั้นจะกำหนดว่าบอร์ดแบบใดเหมาะกับคุณที่สุด บอร์ดหลายชั้นมักใช้กับอุปกรณ์ที่ซับซ้อน ในขณะที่บอร์ดชั้นเดียวสามารถใช้กับอุปกรณ์ที่เรียบง่ายกว่าได้ บทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจถึงความแตกต่างและเลือกประเภทที่เหมาะสมสำหรับโปรเจ็กต์ของคุณ
จากชื่อของ PCB เหล่านี้ คุณคงเดาได้ว่าความแตกต่างคืออะไร แผงวงจรชั้นเดียวมีวัสดุพื้นฐานหนึ่งชั้น (เรียกอีกอย่างว่าวัสดุรอง) ในขณะที่แผงวงจรหลายชั้นมีวัสดุหลายชั้น เมื่อพิจารณาอย่างใกล้ชิด คุณจะสังเกตเห็นความแตกต่างมากมายในวิธีสร้างและการทำงานของแผงวงจรเหล่านี้
หากคุณสนใจที่จะอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ PCB ทั้งสองประเภทนี้ โปรดอ่านต่อ!
Single Layer PCB คืออะไร?
แผงวงจรด้านเดียวเรียกอีกอย่างว่าแผงวงจรด้านเดียว แผงวงจรเหล่านี้มีส่วนประกอบอยู่ด้านหนึ่งและลวดลายตัวนำอยู่อีกด้านหนึ่ง แผงวงจรเหล่านี้มีวัสดุตัวนำหนึ่งชั้น (โดยทั่วไปคือทองแดง) แผงวงจรชั้นเดียวประกอบด้วยพื้นผิว ชั้นโลหะตัวนำ ชั้นบัดกรีป้องกัน และหน้าจอไหม แผงวงจรชั้นเดียวพบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียบง่ายกว่าหลายชนิด
ข้อดีของ PCB ชั้นเดียว
1.ราคาไม่แพง
โดยรวมแล้ว PCB ชั้นเดียวจะมีต้นทุนต่ำกว่าเนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่าย นั่นเป็นเพราะสามารถพัฒนาได้ในเวลาที่มีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องพึ่งพาชิ้นส่วนจำนวนมากวัสดุ PCB. อีกทั้งยังไม่จำเป็นต้องมีความรู้มากนัก
2. ผลิตได้อย่างรวดเร็ว
ด้วยการออกแบบที่เรียบง่ายและการพึ่งพาทรัพยากรที่ต่ำ จึงสามารถผลิต PCB แบบชั้นเดียวได้ในเวลาอันสั้น แน่นอนว่าเป็นข้อได้เปรียบอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณต้องการ PCB โดยเร็วที่สุด
3. ผลิตง่าย
PCB ชั้นเดียวยอดนิยมสามารถออกแบบได้โดยไม่มีปัญหาทางเทคนิค เนื่องจาก PCB ชั้นเดียวมีกระบวนการออกแบบที่เรียบง่าย ดังนั้นผู้ผลิตและผู้เชี่ยวชาญจึงสามารถผลิตได้โดยไม่มีปัญหา
4.สามารถสั่งซื้อจำนวนมากได้
เนื่องจากกระบวนการพัฒนาที่ง่ายดาย คุณจึงสามารถสั่งซื้อ PCB ประเภทนี้ได้จำนวนมากในเวลาเดียวกัน นอกจากนี้ คุณยังคาดหวังได้ว่าต้นทุนต่อบอร์ดจะลดลงหากคุณสั่งซื้อเป็นจำนวนมาก
ข้อเสียของ PCB ชั้นเดียว
1. ความเร็วและความจุที่จำกัด
แผงวงจรเหล่านี้มีตัวเลือกการเชื่อมต่อน้อยมาก ซึ่งหมายความว่าพลังงานโดยรวมและความเร็วจะลดลง นอกจากนี้ ความสามารถในการทำงานยังลดลงเนื่องมาจากการออกแบบ แผงวงจรอาจไม่สามารถทำงานสำหรับแอพพลิเคชั่นที่มีพลังงานสูงได้
2. มันไม่ได้มีพื้นที่มากนัก
อุปกรณ์ที่ซับซ้อนจะไม่ได้รับประโยชน์จากแผงวงจรชั้นเดียว เนื่องจากแผงวงจรชั้นเดียวมีพื้นที่สำหรับเพิ่มน้อยมากส่วนประกอบ SMDและการเชื่อมต่อ สายไฟที่สัมผัสกันจะทำให้บอร์ดทำงานไม่ถูกต้อง แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดคือต้องแน่ใจว่าบอร์ดวงจรมีพื้นที่เพียงพอสำหรับทุกอย่าง
3. ขนาดใหญ่และหนักกว่า
คุณจะต้องขยายบอร์ดให้ใหญ่ขึ้นเพื่อให้มีความสามารถเพิ่มเติมสำหรับวัตถุประสงค์การใช้งานต่างๆ อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนี้จะทำให้ผลิตภัณฑ์มีน้ำหนักเพิ่มขึ้นด้วย
การประยุกต์ใช้งาน PCB ชั้นเดียว
เนื่องจากต้นทุนการผลิตต่ำ แผ่นไม้ด้านเดียวจึงเป็นที่นิยมในเครื่องใช้ในครัวเรือนหลายชนิดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อการบริโภคสิ่งเหล่านี้เป็นที่นิยมสำหรับอุปกรณ์ที่สามารถเก็บข้อมูลได้น้อย ตัวอย่างเช่น:
● เครื่องชงกาแฟ
● ไฟ LED
● เครื่องคิดเลข
● วิทยุ
● แหล่งจ่ายไฟ
● เซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ
● โซลิดสเตทไดรฟ์ (SSD)
Multilayer Layer PCB คืออะไร?
PCB หลายชั้นประกอบด้วยแผงวงจรสองด้านหลายแผ่นที่วางซ้อนกัน แผงวงจรเหล่านี้สามารถมีได้มากเท่าที่ต้องการ แต่แผงวงจรที่ยาวที่สุดนั้นหนาถึง 129 ชั้น โดยทั่วไปแล้วแผงวงจรเหล่านี้จะมี 4 ถึง 12 ชั้น อย่างไรก็ตาม หากใช้ในปริมาณที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น บิดงอหรือบิดเบี้ยวหลังจากการบัดกรี
ชั้นพื้นผิวของบอร์ดหลายชั้นจะมีโลหะที่นำไฟฟ้าอยู่ทั้งสองด้าน แต่ละบอร์ดจะเชื่อมติดกันโดยใช้กาวชนิดพิเศษและวัสดุฉนวน บอร์ดหลายชั้นจะมีหน้ากากประสานที่ขอบ
ข้อดีของ PCB หลายชั้น
1. โครงการที่ซับซ้อน
อุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งต้องอาศัยส่วนประกอบและวงจรเพิ่มเติมมักต้องใช้ PCB หลายชั้น คุณสามารถขยายบอร์ดได้โดยการบูรณาการเลเยอร์เพิ่มเติม ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับวงจรเพิ่มเติมที่มีการเชื่อมต่อเพิ่มเติม ซึ่งไม่เช่นนั้นจะไม่พอดีกับบอร์ดมาตรฐาน
2. ทนทานมากขึ้น
ชั้นเพิ่มเติมจะช่วยเพิ่มความหนาของบอร์ดให้มากขึ้น ทำให้ทนทาน ซึ่งจะทำให้บอร์ดมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและทนต่อเหตุการณ์ไม่คาดคิด เช่น การตกหล่น
3. การเชื่อมต่อ
โดยปกติแล้ว ส่วนประกอบหลายชิ้นจะต้องมีจุดเชื่อมต่อมากกว่าหนึ่งจุด ในกรณีนี้ PCB หลายชั้นจะต้องมีจุดเชื่อมต่อเฉพาะจุดเท่านั้น โดยรวมแล้ว ข้อดีนี้ทำให้การออกแบบอุปกรณ์เรียบง่ายและมีคุณสมบัติน้ำหนักเบา
4. พลังมากขึ้น
การเพิ่มความหนาแน่นให้กับ PCB หลายชั้นทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานมาก โดยทั่วไปแล้ว หมายความว่าสามารถทำงานได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ความจุที่เพิ่มขึ้นทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานมาก
ข้อเสียของ PCB หลายชั้น
1. ราคาแพงขึ้น
คุณอาจต้องจ่ายมากขึ้นสำหรับแผงวงจรหลายชั้นเนื่องจากต้องใช้วัสดุ ความเชี่ยวชาญ และเวลาเพิ่มเติมในการพัฒนา ดังนั้น คุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าการใช้ส่วนประกอบหลายชั้นมีข้อได้เปรียบมากกว่าราคา
2. ระยะเวลาดำเนินการที่ยาวนาน
บอร์ดหลายชั้นจะใช้เวลาในการพัฒนานานกว่า เนื่องจากชิ้นส่วนสำคัญต้องล็อกเพื่อให้แต่ละชั้นประกอบเป็นบอร์ดเดี่ยว กระบวนการเหล่านี้แต่ละขั้นตอนส่งผลต่อเวลาโดยรวมในการทำให้เสร็จ
3. การซ่อมแซมอาจมีความซับซ้อน
หาก PCB หลายชั้นมีปัญหา การซ่อมแซมอาจเป็นเรื่องยาก ชั้นภายในบางชั้นอาจมองไม่เห็นจากภายนอก ทำให้ยากต่อการระบุสาเหตุที่ทำให้ส่วนประกอบหรือแผงวงจรเสียหาย นอกจากนี้ คุณจะต้องพิจารณาจำนวนส่วนประกอบที่รวมอยู่ในแผงวงจรด้วย เนื่องจากจะทำให้การซ่อมแซมทำได้ยากขึ้น
ความแตกต่าง: PCB ชั้นเดียวเทียบกับ PCB หลายชั้น
1. กระบวนการผลิต
PCB ชั้นเดียวต้องผ่านกระบวนการผลิตที่ยาวนาน โดยทั่วไปแล้วต้องใช้หลายขั้นตอนงานกลึง CNCกระบวนการในการสร้างบอร์ด กระบวนการทั้งหมดประกอบด้วย การตัด การเจาะ การวางกราฟิก การแกะสลัก หน้ากากประสาน และการพิมพ์
จากนั้นจะผ่านการบำบัดพื้นผิวก่อนที่จะถูกทดสอบ ตรวจสอบ และบรรจุเพื่อการจัดส่ง
ในขณะเดียวกัน PCB หลายชั้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการพิเศษ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการซ้อนชั้นพรีเพร็กและวัสดุพื้นฐานเข้าด้วยกันโดยใช้แรงดันและอุณหภูมิสูง วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอากาศจะไม่ถูกกักขังระหว่างแต่ละชั้น นอกจากนี้ ยังหมายความว่าเรซินจะปกคลุมตัวนำ และกาวที่ยึดแต่ละชั้นเข้าด้วยกันจะละลายและบ่มอย่างถูกต้อง
2. วัสดุ
PCB แบบชั้นเดียวและหลายชั้นผลิตขึ้นโดยใช้โลหะ FR-4, CEM, เทฟลอน และวัสดุโพลิอิไมด์ แม้จะใช้วัสดุเหล่านี้ ทองแดงก็ยังเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้มากที่สุด
3. ค่าใช้จ่าย
โดยรวมแล้ว PCB ชั้นเดียวจะมีราคาถูกกว่า PCB หลายชั้น นั่นเป็นเพราะวัสดุที่ใช้ เวลาในการผลิต และความเชี่ยวชาญ ปัจจัยอื่นๆ อาจส่งผลต่อราคา เช่น ขนาด การเคลือบ ระยะเวลาดำเนินการ เป็นต้น
4. การสมัคร
โดยทั่วไปแล้ว PCB แบบชั้นเดียวจะใช้สำหรับอุปกรณ์ง่าย ๆ ในขณะที่ PCB หลายชั้นนั้นเหมาะสำหรับเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น สมาร์ทโฟน
การตัดสินใจว่าคุณต้องการ PCB แบบชั้นเดียวหรือหลายชั้น
คุณควรพิจารณาว่าโครงการของคุณต้องการแผงวงจรพิมพ์แบบหลายชั้นหรือแบบชั้นเดียว จากนั้นพิจารณาว่าคุณมีโครงการประเภทใดและแบบใดจึงจะเหมาะสมที่สุด ต่อไปนี้คือคำถาม 5 ข้อที่คุณควรถามตัวเอง:
1. ฉันจำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันระดับใด คุณอาจต้องใช้เลเยอร์เพิ่มเติมหากมีความซับซ้อนมากขึ้น
2. ขนาดบอร์ดสูงสุดคือเท่าใด? บอร์ดหลายชั้นช่วยให้ใช้งานได้หลากหลายมากขึ้นในพื้นที่ที่เล็กลง
3. คุณให้ความสำคัญกับความทนทานหรือไม่? แบบหลายชั้นถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด หากความทนทานเป็นสิ่งสำคัญ
4. ฉันต้องจ่ายเงินเท่าไร? แผ่นชั้นเดียวเหมาะที่สุดสำหรับงบประมาณต่ำกว่า 500 เหรียญสหรัฐ
5. ระยะเวลาดำเนินการสำหรับ PCB คือเท่าไร ระยะเวลาดำเนินการสำหรับแผงวงจรพิมพ์ชั้นเดียวจะสั้นกว่าแผงวงจรพิมพ์หลายชั้น
คำถามทางเทคนิคอื่นๆ เช่น ความถี่ในการทำงาน ความหนาแน่น และชั้นสัญญาณ จะต้องได้รับการตอบ คำถามเหล่านี้จะกำหนดว่าคุณต้องการบอร์ดที่มีชั้นเดียว สาม สี่ หรือมากกว่านั้น
เวลาโพสต์ : 14 ก.พ. 2566