Il PCB monofacciale, noto anche come PCB monostrato, è uno dei più comuni tipi di PCBPresenta un lato con materiale conduttivo e l'altro lato contiene componenti elettronici collegati elettricamente tra loro. Questo articolo dettagliato tratta diversi aspetti dei PCB a singola faccia. Qui apprenderai il processo di produzione completo, i vantaggi e gli svantaggi di questa tecnologia. Inoltre, daremo un'occhiata all'applicazione di un PCB a singolo strato.
Costruzione di PCB monofaccia
Il PCB monofaccia è composto principalmente dai seguenti strati:
- Substrato
Lo strato di substrato fornisce supporto meccanico al PCB ed è solitamente realizzato con materiali isolanti quali FR-4 (epossidico rinforzato con fibra di vetro), poliimmide, CEM, ecc.
Ulteriori letture: Diversi tipi di materiale di substrato PCB per il tuo progetto
- Strato di lamina di rame
Un sottile strato di lamina di rame è laminato su un lato del substrato. Questa lamina di rame contiene le tracce del circuito incise e le piazzole di collegamento per i componenti. I pesi tipici del rame utilizzati sono 1 oncia o 2 once per piede quadrato.
- Solder Mask
Un rivestimento in maschera di saldatura viene applicato sul rame, lasciando esposte solo le aree necessarie delle piazzole. La maschera di saldatura isola le tracce e impedisce la formazione accidentale di ponti di saldatura durante l'assemblaggio dei componenti.
Uno strato di inchiostro polimerico serigrafico viene stampato sul PCB per visualizzare testo, simboli, loghi e altre marcature. Questo è utile per l'identificazione dei componenti, le istruzioni di assemblaggio e il branding.
Suggerimenti per la progettazione e la produzione di PCB monostrato
Prima di passare alla produzione di PCB monostrato, ci sono alcuni aspetti importanti da considerare. Con l'aiuto di questi consigli, potrete avere le vostre schede pronte in tempi brevissimi. Inoltre, potrete anche risparmiare un po' di soldi. Quindi, senza ulteriori indugi, passiamo direttamente agli 8 consigli pratici:
- Non lesinare mai sui materiali di qualità
Non chiedere mai al produttore di scegliere un materiale sostitutivo più economico. Se ne scegli uno più economico, cosa succederebbe se si rompesse nel giro di poche settimane? Dovresti avere familiarità con i componenti base dei PCB. Scegli sempre materiali di qualità. Si tratta di componenti di lunga durata, quindi ti faranno risparmiare tempo e denaro.
- Scegli sempre forme di tavola standard
È importante scegliere le forme standard delle schede, a meno che non si disponga di un contenitore dalla forma specifica per il proprio progetto. Quindi, è sempre consigliabile scegliere un design standard rettangolare o quadrato. Qualsiasi forma fuori dagli standard costerà di più.
- Evitare buchi troppo piccoli
Se il circuito stampato contiene fori più piccoli, i costi di produzione saranno maggiori. Molte fabbriche applicano persino un supplemento se il diametro dei fori è inferiore a 0.4 mm. Quindi, se non è necessaria una dimensione specifica per i fori, è consigliabile utilizzare la dimensione standard.
- Utilizzare il giusto mezzo
Esistono tre tipi di vie: cieche, interrate e passanti. Le vie cieche e interrate sono per alta densità e PCB ad alta frequenzaQuindi, se non vi servono queste vie, lasciatele per evitare costi aggiuntivi.
Ulteriori letture: Via cieca e via interrata: qual è la differenza?
- Non indossare strati extra
Prima di aggiungere strati aggiuntivi per ottenere più spazio di routing, prestazioni e piani energetici, pensateci due volte. La differenza tra una scheda a due e una a quattro strati è doppia! Quindi mantenete il vostro design pulito e compatto per evitare di spendere di più.
- Impostazione del design per la pannellizzazione
Puoi richiedere un pannello gigante con diversi PCB. Puoi risparmiare molto scegliendo il pannello più grande. Per avere tutte le schede su un unico pannello, la macchina non richiede tempi di configurazione aggiuntivi. Di conseguenza, costa meno.
- Scegli dimensioni e componenti standard del settore
Se hai scelto un'azienda per la produzione dei circuiti, dovresti scegliere le dimensioni standard del circuito stampato. Questo semplifica e rende più efficiente il lavoro. Pertanto, personalizzare l'ordine richiede un'installazione aggiuntiva che comporta costi aggiuntivi.
- Se possibile, scegliere componenti a montaggio superficiale
Se non si sta realizzando un progetto particolarmente complesso, è consigliabile utilizzare componenti standard a montaggio superficiale. Questo riduce il numero di fori da praticare sulle schede, con conseguente riduzione dei costi.
Il processo di produzione di PCB monostrato
Ecco la guida passo passo per la produzione di PCB monostrato:
Progettare il PCB a strato singolo
La progettazione è il primo e più importante passo nella creazione di qualsiasi circuito stampato. Inoltre, il processo di progettazione inizia con la pianificazione. I progettisti creano un progetto per il circuito. Nella progettazione, tengono conto di tutti i requisiti del cliente.
Stampa il progetto del PCB
Dopo aver creato un progetto di un circuito stampato, ora puoi stamparlo Progettazione PCBNon è possibile stampare questo progetto su normali disegni architettonici. Per stamparlo, è necessaria una stampante plotter. Il plotter crea una pellicola sul circuito stampato.
Inoltre, la stampante necessita di due tipi di inchiostro: nero e trasparente. Inchiostro nero per le tracce in rame e inchiostro trasparente per le aree non conduttive, come la fibra di vetro degli strati interni.
D'altra parte, per gli strati esterni, l'inchiostro nero si riferisce alle aree in cui avviene il processo di rimozione del rame. Inoltre, l'inchiostro trasparente si riferisce alla linea dei percorsi del rame.
Stampa il rame per gli strati interni
È il primo passaggio in cui inizia la produzione vera e propria. Dopo aver stampato la laminazione, si aggiunge uno strato di rame. Questo funge da struttura per il PCB. È necessario applicare una pellicola fotosensibile, chiamata resist, sul pannello laminato. In questo caso, è necessario che il progetto e il pannello laminato con il resist corrispondano perfettamente. Se non corrispondono, provare a realizzarlo seguendo il progetto.
Sbarazzarsi del rame non necessario
In questa fase, è necessario rimuovere il rame indesiderato dal circuito stampato. È possibile utilizzare un altro prodotto chimico potente in grado di rimuovere il rame non coperto dal fotoresist. Dopo aver rimosso il rame, rimuovere anche il fotoresist dal PCB.
Perforazione
Tutti i PCB necessitano di fori per il fissaggio dei diversi componenti e il montaggio del PCB. Prima di forare, è possibile utilizzare la macchina a raggi X per individuare il punto di foratura. Esistono diversi metodi per forare un PCB monostrato. Tuttavia, diversi sistemi utilizzano utensili da taglio in metallo duro integrale. Questi utensili forano efficacemente fori precisi nei punti specificati. I progettisti forniscono informazioni complete relative alla foratura in un Lima per trapano NCQuindi il trapano lavora secondo il programma e fora il foro della dimensione richiesta nel punto esatto.
Placcatura
Dopo aver forato il pannello, è possibile iniziare la placcatura. Questo processo utilizza una sostanza chimica per fondere insieme i diversi strati, se presenti. Dopo aver pulito il circuito stampato, è necessario immergerlo in una serie di prodotti chimici. Questo processo ricopre il pannello con uno strato di rame spesso pochi micron. Prima che i fori vengano riempiti di rame, il processo serve a esporre la lastra di fibra di vetro. La lastra di fibra di vetro costituisce l'interno del pannello.
Immagina e placca lo strato esterno
Dopo la placcatura e la composizione del rame, è necessario applicare le immagini dello strato esterno per preparare il pannello alla galvanoplastica. Esistono diversi tipi di macchine che possono essere utilizzate a questo scopo, come una laminatrice. Utilizzate quindi la laminatrice per rivestire lo strato esterno con una pellicola a secco. Questa pellicola a secco è un materiale fotosensibile. Questo processo è pressoché simile a quello degli strati interni dei PCB.
acquaforte
Quando si desidera incidere lo strato esterno, è possibile utilizzare la protezione in stagno per proteggere il rame durante il processo di incisione. In questo caso, è necessario rimuovere l'area di rame scoperta. Inoltre, tracce e piazzole attorno al foro e al pattern in rame rimarranno lì. In questo modo, si rimuoverà solo il rame esposto.
Infine, dovrai rimuovere anche lo stagno che copre i fori e le piste. Quindi, dopo aver completato questo passaggio, vedrai esposti solo il laminato e il rame del circuito stampato. Ora che hai completato lo scheletro del PCB, imparerai come proteggere i PCB monostrato.
Applicare la maschera di saldatura
La maschera di saldatura protegge le schede dai cortocircuiti. Inoltre, protegge il circuito anche da altri fattori ambientali. È quindi possibile utilizzare una maschera di saldatura liquida fotosensibile per proteggere la superficie in rame. Inoltre, protegge anche i ponti di saldatura tra i diversi componenti durante il processo di assemblaggio.
Completamento del PCB e serigrafia
Come parte del processo di finitura, rivestite il circuito stampato con argento, oro o HASL. Dopo aver ritoccato il circuito stampato, potete serigrafarlo completamente. Con questo processo, potete stampare diversi simboli o informazioni sui circuiti stampati.
Vantaggi e svantaggi dei PCB monofaccia
Il PCB monostrato è il circuito più semplice rispetto a quello bifacciale e PCB multistratoÈ molto utile per i componenti elettronici semplici. D'altra parte, questo circuito si guasta quando si tratta dei dispositivi elettronici più complessi. Ad esempio, non è possibile utilizzarlo nei sistemi satellitari.
Ecco i diversi pro e contro dei PCB monostrato:
Vantaggi del PCB monofacciale
- Essendo molto semplice, è altrettanto facile progettare questo PCB. Inoltre, le possibilità di realizzare un progetto errato sono pressoché nulle.
- Questo è meno costoso rispetto a tutti gli altri tipi di PCB. Il costo si riduce notevolmente, soprattutto quando si ordinano grandi quantità.
- Poiché contiene un solo strato, il processo di foratura, saldatura e inserimento dei componenti è semplice e diretto.
- L'installazione dei componenti avviene solo su un lato, quindi è necessario un ponticello più basso per compensare il circuito.
Contro dei PCB monofacciali
- Questi circuiti sono troppo semplicistici per progetti complessi.
- Le schede monofacciali hanno una capacità operativa inferiore.
- Inoltre, sono di dimensioni maggiori e, a causa delle loro dimensioni maggiori, hanno un peso maggiore.
- Avendo a disposizione un solo lato per posizionare i componenti, la densità degli stessi è limitata.
PCB monofacciale vs PCB bifacciale
I PCB a singola e doppia faccia sono i due tipi di PCB più comunemente utilizzati. Di seguito è riportata una tabella che ne confronta gli aspetti principali:
| caratteristica | PCB a un lato | PCB a doppia faccia |
| Numero di strati di rame | 1 | 2 |
| Posizionamento dei componenti | solo 1 lato | Entrambe le parti |
| Spazio di routing | Limitato | Più spazio di routing |
| Interconnessioni | Solo superficie | Fori passanti disponibili |
| Complessità | Disegni semplici | Complessità moderata |
| Costi di produzione | Basso | Più alto di quello monofacciale |
| Dimensioni della scheda | Maggiore | Più piccolo (a parità di complessità) |
| Allineamento dei livelli | Non richiesto | Obbligatorio |
| Complessità di stackup | Semplice | Adeguata |
Applicazioni del PCB monostrato
I PCB a singola faccia hanno una circuiteria semplice, ma sono comunque molto utili. Per questo motivo, si trovano in molti dispositivi elettronici utili. Ecco alcune applicazioni significative dei PCB a singolo strato:
- Questi circuiti si trovano nelle fotocamere digitali.
- Circuiti per apparecchiature radio e stereo.
- Le calcolatrici digitali sono costituite da un unico PCB a strato singolo.
- Anche i relè di commutazione contengono questi circuiti utilizzati in diversi settori dell'industria automobilistica e dell'energia.
- Inoltre, anche i distributori automatici utilizzano questi circuiti.
- Le unità a stato solido e le macchine per il caffè utilizzano questo circuito.
- Il circuito del timer digitale del forno a microonde è fondamentalmente un PCB monofacciale utilizzato per accendere e spegnere il forno in modo tempestivo.
- L'illuminazione a LED contiene questi circuiti per alimentare il circuito.
- Inoltre, anche diverse macchine confezionatrici utilizzano questi circuiti per scopi di imballaggio.
- Oltre a tutto questo, anche diversi prodotti di sensori, macchine di sorveglianza e alimentatori digitali e analogici utilizzano questi circuiti.
