Wenn wir über Leiterplatten sprechen, kennen Sie vielleicht einige verschiedene Arten von Leiterplatten. Eine der gebräuchlichsten Leiterplatten ist die 2-Lagen-Leiterplatte. Es besteht aus zwei Lagen Kupferfolie, die durch ein dielektrisches Material getrennt sind. In diesem Beitrag zeigen wir Ihnen alles, was Sie über 2-Lagen-Leiterplatten wissen müssen. Lasst uns gleich eintauchen!
Was ist eine 2-Lagen-Leiterplatte?
Vor- und Nachteile der 2-Lagen-Leiterplatte
Doppelschichtige Leiterplatte vs. einschichtige Leiterplatte
Doppelschicht-Leiterplatte im Vergleich zu 4-Schicht-Leiterplatte
Eine doppelseitige Leiterplatte (2- Lagen-Leiterplatte, 2-Lagen-Leiterplatte ) ist eine Leiterplatte, deren Ober- und Unterseite mit Kupfer beschichtet sind. Die Leiterbahnen befinden sich auf beiden Seiten und sind über Durchkontaktierungen (Vias) in der Mitte miteinander verbunden. Durchkontaktierungen sind kleine, metallisierte Löcher in der Leiterplatte, die mit Leiterbahnen auf beiden Seiten verbunden werden können, sodass diese verschachtelt werden können. Das heißt, die Leiterbahnen befinden sich auf beiden Seiten, und die Bauteile können von der Vorder- oder Rückseite gelötet werden. 2-Lagen-Leiterplatten sind zudem die wirtschaftlichste Leiterplattenart in der Herstellung.
Die doppelseitige Leiterplatte löst das Problem der versetzten Verkabelung bei der einseitigen Leiterplatte (sie kann durch das Loch auf die andere Seite geleitet werden) und eignet sich besser für den Einsatz in komplizierteren Schaltkreisen als die einseitige Leiterplatte.
Eine zweilagige Leiterplatte kann zwischen 0,25 mm und 1,52 mm dick sein. Die Standarddicke für zweilagige Leiterplatten beträgt 1.6 mm. Wir gehen davon aus, dass die Leiterplattenfertigung kupferkaschierte Kerne aufweist und die Gesamtdicke von Kupfer und FR4-Material 1.6 mm beträgt.
Darüber hinaus hängt die Dicke der Platine vom verwendeten dielektrischen Material und der Größe der auf der Platine montierten Komponenten ab. Je dicker die Platine ist, desto besser kann außerdem das Übersprechen zwischen den Signalleiterbahnen reduziert werden.
Der 2-lagige Leiterplattenaufbau besteht aus einer oberen und einer unteren Lage.
Die 2-Lagen-Leiterplatte hat eine Innenschicht, die gleichzeitig eine Kupferschicht ist. Und hier befinden sich die meisten Durchkontaktierungen. Außerdem sind Vias die winzigen kleinen Löcher, die die obere und untere Schicht miteinander verbinden. Noch wichtiger ist, dass sie den Fluss elektrischer Signale von einer Schicht zur anderen ermöglichen.
Auf der doppellagigen Leiterplatte befinden sich zwei Signalebenen: die Oberseite und die Unterseite. Die Oberseite ist standardmäßig rot. Darauf sind Lötpads und Leiterbahnen zu sehen. Vereinfacht gesagt: Die roten Bereiche bestehen aus Kupfer. Die Bereiche, die von der Oberfläche bedeckt sind, dienen als Lötstellen und leiten Strom.
Das Gleiche wie die unterste Schicht. Die Stellen mit blauer Farbe können verzinnt und leitfähig sein.
Die Stromschicht verwenden wir, um Strom auf die verschiedenen Teile der Platine zu verteilen. Sie können es auch als Rückweg für die Erdungssignale verwenden.
Die Prepreg-Schicht ist eine dünne Schicht aus dielektrischem Material. Und es kann eine Isolierung zwischen der Kupferschicht bieten. Darüber hinaus kann es auch als Stütze für die Kupferschichten dienen. Die Dielektrizitätskonstante der Prepreg-Schicht beträgt 2 und ist damit niedriger als die Dielektrizitätskonstante von FR-2.
Die Lötmaskenschicht wird hauptsächlich zum Platzieren von Druckinformationen wie Umrissen und Anmerkungen von Komponenten, verschiedenen Anmerkungszeichen usw. verwendet.
Viele 2-Lagen-PCB-Designplatinen werden mit begrenzter Leistung erstellt. Normalerweise ist es eine Herausforderung, ein BGA-Gehäuse wie einen High-End-Mikroprozessor oder ein FPGA in einer zweischichtigen Leiterplatte zu verlegen. Dabei geht es nicht um hochwertige PCB-Endplatinen, sondern um mehrere Consumer-Mikrocontroller, Produkte und IoT-Anwendungen, die auf einer 2-Lagen-Leiterplatte erstellt werden. Das Gute daran ist, dass das Entwerfen dieser Boards einfach ist, wenn Sie die folgenden Tipps befolgen.
1. Verwenden Sie 20 mil breite Stromleiterbahnen, 6 mil breite Signalleiterbahnen und einen Bohrdurchmesser von 13 mils
Jeder Designer möchte kleine Features ohne zusätzliche Kosten einsetzen, um ein Routing mit höchster Dichte zu erreichen. Möglicherweise empfinden Sie die Signalspur mit einer Breite von 6 Mil als zu klein. Es hält jedoch 1A Gleichstrom. Es besitzt außerdem 80 Milliohm/Zoll in etwa 1 Unze Kupfer. Für 20 mil breite Stromleiterbahnen können 3 A Gleichstrom verwendet werden. Es verfügt außerdem über 25 mOhm/Zoll.
2. Strom- und Signalpfade auf der ersten Schicht, Routenkomponenten und Erdungsrückführung auf der zweiten Schicht
Falls im Trace ein progressiver Rückweg vorhanden ist, kann dieser ohne Beeinträchtigung der Leistung verlängert werden. Der Trick besteht darin, den Rückweg unter einer Zeile zu verwenden. Die einfache Methode besteht darin, eine starke Grundplatte unter der Platine zu verwenden.
3. Komponentenanpassung für weniger überfülltes Routing und beabstandete Signalspuren
Wenn Sie über die Elementplatzierung verfügen, können Sie erwägen, Signale zu verlegen, um die Überkreuzung von Leitungen zu minimieren. Die Leiterbahnen verfügen über eine hohe Merkmalsimpedanz und da sie weit von der Rücklaufebene entfernt sind, wird die Kreuzung aufgezeichnet. Wenn die Abstände zwischen den Signalen enger sind, kommt es zu einer größeren Kreuzung.
4. Erstellen Sie eine kurze Route auf der untersten Ebene. Wenn es schwierig ist, die Strecke kurz zu halten, fügen Sie einen Rückholgurt hinzu
Die Gesamtidee besteht darin, ein ideales Design zu finden und einen Rückweg mit niedriger Impedanz in allen Signalleitungen anzubieten. Dadurch soll sichergestellt werden, dass die Gegeninduktivität im Signalrückweg niedrig gehalten wird.
5. Entkopplungskondensatoren sollten in der Nähe des IC-Stromanschlusses platziert werden
Verwenden Sie einen großvolumigen Kondensator in einem kleinen Gehäuse mit einer Nennspannung von bis zu dem Doppelten der benötigten Versorgungsspannung. Üblicherweise wird ein 22 µF MLCC-Kondensator verwendet. Die Kapazität hängt vom Stromverbrauch der zu entkoppelnden Komponenten ab. Falls Sie keine Recherche durchführen, wählen Sie 22 µF.
6. Wenn möglich, erstellen Sie für jedes digitale Signal an allen Anschlüssen eine Rückleitung
Schaltrauschen oder Masseprellen werden in großem Maße dadurch verursacht, dass mehrere Signale ähnliche Rückleitungspins belegen. Bei mehreren Steckverbindern können ein oder zwei Return-Pins mit mehreren Signalumschaltungen verwendet werden. Dies gilt vor allem für den Bodensprung.
Eine einseitige Platine ist die einfachste Leiterplatte, bei der sich die Teile auf einer Seite und die Drähte auf der anderen Seite konzentrieren. Da die Drähte nur auf einer Seite vorhanden sind, nennen wir diese Art von Leiterplatte einseitig (einseitig). Da es bei der Einzelplatine viele strenge Einschränkungen hinsichtlich des Schaltkreisdesigns gibt (da es nur eine Seite gibt, kann sich die Verkabelung nicht kreuzen und muss um einen separaten Pfad verlaufen), wurde dieser Platinentyp nur in frühen Schaltkreisen verwendet.
Einseitige Leiterplatten weisen Leiterbahnen nur auf einer Seite auf, während doppelseitige Leiterplatten beidseitig mit Leiterbahnen und jeweils einer Ober- und Unterseite ausgestattet sind. Die Bauteile und das leitfähige Kupfer sind auf beiden Seiten einer doppelseitigen Leiterplatte montiert, was zu Überlappungen der Leiterbahnen führt. Doppelseitige Leiterplatten eignen sich optimal für die Realisierung hochdichter Schaltungen , die keine Punkt-zu-Punkt-Lötung erfordern.
| Einseitige Leiterplatten | Doppelseitige Leiterplatten |
| Leitfähige Kupferschicht nur auf einer Seite der Platine | Leitfähige Kupferschicht auf beiden Seiten der Platine |
| Geeignet für grundlegende Schaltungsdesigns | Geeignet für komplexe Schaltungsdesigns |
| Entwickelt hauptsächlich Schaltungsdesigns mit geringer Dichte | Gut für die Entwicklung hochdichter Schaltungsdesigns |
| Niedrigere Herstellungskosten | Höhere Herstellungskosten |
| Die Geschwindigkeit der Leiterplattenherstellung ist hoch und es werden große Mengen an Leiterplatten produziert | Die Geschwindigkeit der Plattenherstellung ist langsamer, daher ist das Produktionsvolumen geringer |
| Niedrigere Herstellungskosten | Höhere Herstellungskosten |
| Nimmt mehr Platz ein | Erfüllt die Platzbeschränkungen beim Schaltungsdesign |
| Weniger Flexibilität bei der Streckenführung | Mehr Flexibilität bei der Leitungsführung |
| Es gibt keine Überschneidungen oder Überlappungen von Spuren | Es gibt eine Überschneidung und Überlappung von Spuren |
| Einfache Fehlerbehebung, Fehlerbehebung und Reparatur | Schwierig zu beheben und zu reparieren |
Eine 2-Lagen-Leiterplatte besteht aus zwei Kupferschichten und eine 4-Lagen-Leiterplatte aus vier Kupferschichten. Die Schichten werden mit Substraten zusammenlaminiert. Die obere und die untere Schicht sind die Signalschichten. Aber die inneren sind die Boden- und Versorgungsflugzeuge.
4-lagige Leiterplatten sind leistungsstärker als einlagige Leiterplatten und 2-lagige Leiterplatten. Obwohl sie sich hervorragend für komplexe Projekte eignen und sich durch ihre Funktionalität auszeichnen, sind ihre Kosten höher als bei ihren 2-Schicht-Gegenstücken.
Preis
Eine zweischichtige Leiterplatte ist günstiger als eine vierschichtige Leiterplatte. Die Herstellungskosten werden jedoch durch die Anzahl der Einheiten bestimmt, die Sie bestellen möchten.
Design und Produktion
Eine 2-Lagen-Leiterplatte lässt sich einfacher entwerfen und herstellen und außerdem ist es einfacher, eine doppelseitige Leiterplatte zu reparieren als eine Vierlagen-Leiterplatte.
Vorlaufzeit
Doppelseitige Leiterplatten haben gegenüber vierschichtigen und mehrschichtigen Leiterplatten einen Vorteil, wenn es um die Vorlaufzeit geht. Unabhängig davon, ob es sich um ein kleines oder großes Projekt handelt, benötigt 2 Layer PCB eine kürzere Vorlaufzeit für die Herstellung eines Prototyps.
Langlebigkeit
Da die Leiterplatte aus vielen Schichten besteht, ist sie haltbarer als eine Leiterplatte mit zwei Schichten. Auch wenn Four-Layer-Leiterplatten kleiner sind als doppelseitige Leiterplatten, sind sie doch voluminöser.
Anwendungen
Wenn Ihr Projekt komplex ist, sind die zusätzlichen Schichten einer 4-Lagen-Leiterplatte von großem Vorteil. Da es möglich ist, kreativ zu sein und zusätzliche Komponenten hinzuzufügen, können die Leiterplatten für komplizierte Projekte verwendet werden.
Größe Gewicht
4-lagige Leiterplatten sind klein und sehr leicht. Sie sind kleiner und leichter als doppelseitige Leiterplatten, da sie weniger Platz für Verkabelung und Komponenten benötigen.
2-lagige und 4-lagige Leiterplatten bieten unterschiedliche Funktionalitäten, sind aber beide für unterschiedliche Arten von Projekten von Vorteil. Letztendlich hängt die Wahl zwischen einer 4- und 2-Lagen-Platine in erster Linie von den Spezifikationen Ihres Projekts, der Komplexität Ihrer Schaltung und den Budgetanforderungen ab, die Sie für Ihr Projekt haben.
Weitere Informationen zur Leiterplattenherstellung und -bestückung erhalten Sie bei VictoryPCB unter +86-755-86339147 oder hier.
So verwenden Sie eine doppelseitige Prototyp-Leiterplatte
Die Eigenschaften doppelseitiger Leiterplatten und die Gründe für die Komplexität des Prozesses
Die kompletten Herstellungsschritte doppelseitiger Leiterplatten
