Hvad er et enkeltsidet printkort?

Et enkeltsidet printkort er det mest basale printkort. Alle dele sidder på den ene side. Alle spor sidder på den anden side. Fordi der kun er spor på den ene side, kalder vi det et enkeltsidet printkort. Det er nemt at lave, og det koster mindre. Derfor bruger enkle elektroniske produkter ofte enkeltsidede printkort.

Hvornår skal man bruge et dobbeltsidet printkort?

Et dobbeltsidet printkort er en forbedring i forhold til et enkeltsidet kort. Når ét lag routing ikke kan opfylde et produkts behov, bruger designerne et dobbeltsidet kort. Begge sider har kobber og spor. De to sider kan forbindes med belagte huller kaldet vias. Vias lader signaler bevæge sig fra det ene lag til det andet. På den måde kan printet danne det nødvendige kredsløbsnetværk.

Ligheder og forskelle mellem enkeltsidede og dobbeltsidede printkort

Materialer og basisproces

Enkeltsidede og dobbeltsidede printkort har det samme grundmateriale. De fleste moderne printkort bruger fr4. fr4 er en blanding af glasfiber og epoxy. I moderne produktion belægger vi normalt printet med kobber for at få en god ledningsevne. Derefter tilføjer vi en loddemaske for at få et pænt udseende og for at beskytte. Et silketryk eller serigrafi tilføjer etiketter og mærker. Maskiner printer mærkerne i en proces, der kaldes silketryk.

Gammel produktion og grænser

Moderne printkortfremstilling har ikke altid været sådan. Før i tiden eksponerede ingeniører og hobbyfolk designs på plader og ætsede dem derefter i hånden med kemiske bade. Der fandtes mange metoder. De fleste havde de samme begrænsninger. Det var ikke nemt at ætse mange lag på en plade. Det tvang layouts til at være større og have brug for kraftig optimering.

I 1960'erne var det fint. Store dele med gennemgående huller var normen. Store rektangulære chips havde brede pins. Det var DIP-pakker. Diskrete gennemgående dele som modstande og kondensatorer var også store. Delene lå tæt sammen, så det var nemt at lave korte spor. Det gjorde enkeltsidede layouts enkle og overskuelige.

Fremkomsten af overflademonterede enheder (SMD)

1980'erne ændrede området. Overflademonterede enheder (SMD) blev de foretrukne dele for ingeniører. Firkantede, flade pakker blev almindelige. SMD-diskrete dele gjorde det svært at føre ledninger under dele. Printpladerne måtte blive mindre. Enkeltsidede kort blev sværere at bruge. Det satte skub i udviklingen af dobbeltsidede printteknikker. Med vias behøvede man ikke længere at holde alt kobber på samme side. Man kunne route på begge sider med belagte huller, der forbandt lagene.

Dobbeltsidede printplader

Ingeniører er primært gået over til dobbeltsidede boards for at gøre det nemmere. Når designbegrænsninger tvinger dele til et bestemt område, er dobbeltsidede layouts nemmere end enkeltsidede. Dobbeltsidede print giver også mulighed for at lave store ground- eller powerplanes. Hvis du kigger nærmere på et print, kan du se store stykker kobber i stedet for mange tynde spor. Disse store kobberzoner hjælper med EMI, varme, fremstillingsmuligheder og mest af alt reducerer de routingarbejdet.

Hvorfor enkeltsidede tavler stadig findes

Selv om dobbeltsidede plader har klare fordele, findes der stadig enkeltsidede designs i mange produkter i dag. Omkostningerne er den vigtigste drivkraft. Enkeltsidede printkort koster normalt lidt mindre at købe og har nogle gange kortere leveringstider. For et simpelt design er det et klart plus. Ved masseproduktion af enkle produkter kan det betyde meget at spare et par cent pr. print. Til højstrømsbaner, der kræver bredt kobber, kan enkeltsidede layouts også være en god løsning. De giver dig mulighed for at bruge store kobberområder og enkel routing til kraftige strømbaner.

Fordele og ulemper ved enkeltsidede printkort

Fordele

• Lavere omkostninger.

• Enklere design og fremstilling.

• Kortere leveringstid i mange tilfælde.

Ulemper

• Ikke god til komplekse designs med mange dele.

• Svært at opfylde små behov.

• Lavere routing-kapacitet.

• Kan være tungere og større til samme funktion.

Typiske anvendelser af enkeltsidede printkort

Enkeltsidede kort er almindelige i mange billige produkter. De optræder i enheder med enkle funktioner, som ikke har brug for stor hukommelse eller netværksforbindelser. Eksempler er små husholdningsapparater som kaffemaskiner. De findes også i mange lommeregnere, simple radioer, printere og LED-lamper. Enkle lagringsenheder som basale solid-state-drev kan bruge enkeltsidede kort. Strømforsyninger og mange slags sensorer bruger også ofte enkeltsidede printkort.

Hvordan man skelner mellem enkeltsidede, dobbeltsidede og flerlagsplader

1. Hold pladen op mod lyset. Hvis den indre kerne er helt uigennemsigtig, og du ikke kan se lys gennem de indre lag, er det en flerlagsplade. Hvis du kun kan se ét kobberlag, er det en enkeltsidet printplade.

2. Se på hullerne. Enkeltsidede kort har ikke-belagte huller. De har ingen plettering på hulvæggene, og de springer galvaniseringsprocessen over. Dobbeltsidede print har pletterede gennemgående huller eller vias. Det betyder, at du vil se kobber inde i hullet.

3. Den grundlæggende forskel er antallet af kobberlag: enkelt har ét kobberlag, dobbelt har to kobberlag, og flerlag har tre lag eller mere. Ved flerlagsfremstilling tilføjes indre lag, og derefter lamineres stakken. Du kan skære et tværsnit for at kontrollere lagene, hvis det er nødvendigt.

Sådan reducerer du EMI på enkelt- eller dobbeltsidede printkort

Af omkostningsmæssige årsager bruger mange forbrugerapparater enkelt- eller dobbeltsidede printplader. Efterhånden som digitale pulskredsløb bliver almindelige, stiger EMI-problemerne. Hovedårsagen er et stort signal-loop-område. Store loop-områder udsender ikke kun stærkere stråling, de gør også kredsløbet mere følsomt over for udefrakommende støj. For at forbedre EMC er den enkleste tilgang at reducere loopområdet for kritiske signaler.

Identificer nøglesignaler

Fra et EMC-synspunkt omfatter nøglesignaler dem, der udsender stærk stråling, og dem, der er følsomme over for støj udefra. Stærke udstrålere er ofte periodiske signaler som ure og adresselinjer af lav orden. Følsomme signaler er ofte analoge linjer på lavt niveau.

Metoder til at reducere loop-området

En enkel metode er at føre et jordspor ved siden af signalsporet. Læg jordforbindelsen så tæt på som muligt. Det layout skaber et meget lille loop-område og reducerer differentialstråling og følsomhed. Når du tilføjer et jordspor ved siden af signalet, vil signalstrømmen hovedsageligt flyde i det lille loop, ikke i andre jordbaner.

Hvis du bruger et dobbeltsidet kort, skal du placere et jordspor på den anden side lige under signallinjen. Gør det jordspor bredt, hvis du kan. Loopets areal er så lig med printpladens tykkelse gange signallinjens længde. Det område er meget mindre end et langt åbent loop og hjælper med at reducere strålingen.

Brug også altid et jordnet af kobber på dobbeltsidede plader. Et jordnet sænker jordimpedansen. Med et jordnet har en signallinje næsten altid en jordlinje i nærheden og danner et mindre loop-område. Hold nøglelinjer tæt på jord, når du lægger dem. Kun de mest kritiske linjer har brug for en jordforbindelse lige ved siden af.

Andre grundlæggende tips:

• Brug korte ledninger til højhastighedssignaler.

• Brug passende afkoblingskondensatorer i nærheden af strømstifterne.

• Hold analog og digital jordforbindelse adskilt, og saml dem i et enkelt punkt, hvis det er nødvendigt.

• Undgå lange sløjfer. Læg returvejene tæt på signalvejen.

Små praktiske eksempler

• Hvis du har en clock-bane på en dobbeltsidet printplade, skal du lægge en bred jordbane under den på den anden side. Hvis pladetykkelsen er 1,6 mm, og ursporet er 50 mm langt, er loopområdet ca. 1,6 mm × 50 mm. Hvis du kan forkorte sporet til 20 mm, falder arealet meget.

• For et analogt signal, der er følsomt, skal du køre et jordspor lige ved siden af det på samme side. Så danner parret en tæt sløjfe og sænker pickup'en.

Sammenfatning

Enkeltsidede printkort er enkle og billige. De placerer alle dele på den ene side og alle spor på den anden. Dobbeltsidede print tilføjer et ekstra lag og bruger vias til at forbinde begge sider. fr4 er det fælles materiale for begge. Overgangen fra gennemgående dele til overflademonterede dele skabte behovet for dobbeltsidede og flerlagede kort. Alligevel giver enkeltsidede kort stadig mening for mange enkle produkter på grund af omkostninger og lethed. For at mindske EMI på enkelt- eller dobbeltsidede printkort skal man reducere loopområdet, tilføje jordspor i nærheden, bruge jordnet og holde sporene korte.