PCB monofacciale o bifacciale: qual è la scelta giusta per te?

Introduzione

I PCB monofacciali hanno circuiti su un lato, mentre i PCB bifacciali consentono connessioni su entrambi. Quale si adatta meglio al tuo progetto? In questo articolo, esploreremo i loro pro e contro per aiutarti a fare la scelta giusta per la tua elettronica. Immergiamoci!

PCB unilaterali

PCB a lato singolo presentano tracce di rame solo su una superficie del materiale di base, tipicamente incluse in lana di vetro composito epossidico. Il componente è montato sul lato opposto o controlaterale. Queste schede sono basilari ed economiche, perfette per la maggior parte dei gadget non complessi. Questo tipo di azienda ha ottime prestazioni nella produzione di un gran numero di circuiti semplici. Tuttavia, presentano i loro svantaggi in termini di complessità di implementazione e densità dei componenti integrati nei circuiti integrati. I PCB monostrato sono spesso utilizzati in calcolatrici, dispositivi di alimentazione e sistemi di illuminazione LED e CCFL.

PCB a doppia faccia

Con PCB a doppia faccia, gli strati di rame conduttivo sono sia sulla superficie superiore che su quella inferiore del substrato. Può essere montato su uno o entrambi i lati e placcato attraverso fori o vie. Questo design è più flessibile e complesso, il che consente di ospitare più componenti in una determinata area e schemi di circuiti complessi. I PCB bifacciali ad alta densità sono utilizzati in computer, Smartphonee altri sistemi di automazione industriale a prezzi moderati.

Confronto tra PCB monofacciali e bifacciali

Seleziona uno qualsiasi dei tipi sopra menzionati in base alle necessità e ai requisiti di progettazione dal design. Un singolo lato è più facile da realizzare, ma ha delle restrizioni nel suo utilizzo. Un doppio lato può utilizzare entrambi i lati. Questo ti aiuterà a conoscere l'opzione giusta da adottare nel tuo progetto. Ora approfondiremo un po' alcuni dei punti principali.

Layout di PCB monofacciale e bifacciale

I PCB monostrato consentono di montare i componenti solo su un lato e quindi limitano notevolmente la flessibilità di progettazione. Ciò significa ancora meno spazio disponibile per la disposizione di circuiti intricati. D'altro canto, i PCB a doppio strato consentono di posizionare entrambi i lati della scheda per l'uso in componenti e tracce. Ciò fornisce maggiore spazio per i componenti che li rendono adatti per progetti dettagliati. I PCB a doppio strato aiutano anche a utilizzare meglio lo spazio disponibile ottimizzando i layout verso circuiti più avanzati in generale.

Dimensioni del PCB monofacciale rispetto a quello bifacciale

Naturalmente, le schede monofacciali sono più grandi in generale perché il piano geometrico delle parti e delle linee della scheda non lascia abbastanza spazio per un solo lato. In altre parole, con il prodotto si ottiene un fattore di forma più grande, il che non è il caso della maggior parte dei design compatti. Similmente ai PCB bifacciali che utilizzano entrambe le superfici della scheda, hanno un ruolo simile nella riduzione dello spazio. Ciò li renderebbe più adatti per WWAN sottili e trasportabili dove, guarda caso, lo spazio è un problema. Ridurre le dimensioni rende i design più efficaci in generale.

Complessità e densità dei componenti di PCB monofacciali e bifacciali

I PCB monofacciali dovrebbero essere utilizzati solo per applicazioni semplici la cui complessità hardware è bassa. Con design bifacciali e design ad alta densità, non c'è spazio disponibile per consentire il routing del segnale. Il bifacciale è ora destinato ad applicazioni più complesse e viene concessa maggiore flessibilità per quanto riguarda il posizionamento dei componenti. È possibile montare più componenti su entrambi i lati; ciò implica che è possibile ottenere una maggiore densità di componenti. Questo perché un PCB monofacciale è inappropriato per qualsiasi design troppo complesso e richiede connessioni intricate con prestazioni elevate.

Capacità di routing di PCB monofacciali e bifacciali

Anche i monofacciali hanno una stratificazione limitata che coinvolge il routing poiché tutti i componenti, così come le linee, sono su un solo lato. Nella maggior parte dei casi, saranno necessari fili di collegamento tra le diverse connessioni. Ecco perché, in generale, il layout saranno meno efficienti. In un PCB a doppia faccia, diversi di questi fori passanti collegano elettricamente le tracce su un lato del PCB a quelle del lato opposto. Tali schede consentono una migliore pianificazione delle tracce e pertanto viene utilizzato un numero ridotto di fili di collegamento. Inoltre, i percorsi di segnali progettati migliorano notevolmente anche le prestazioni del dispositivo.

Funzionalità supportate da PCB monofacciali e bifacciali

I PCB monostrato sono accettabili per funzionalità di base, così come le schede monostrato sono adatte solo per circuiti semplici. Tuttavia, non riescono a fornire la flessibilità di applicazione degli elementi di design contemporanei. I vantaggi dei PCB bifacciali includono caratteristiche come terra che a  aerei di potenza, così come interconnessione di segnali molto complicata. Migliora i layout di circuiti più complessi e la riduzione del rumore, come EMI, e per una distribuzione efficiente dell'energia imperativa per l'elettronica ad alte prestazioni.

Costi dei PCB monofacciali e bifacciali

I PCB monofacciali sono più economici perché richiedono meno operazioni e ancora meno materiali per la loro produzione. Si applicano favorevolmente a linee di prodotti estese di beni standardizzati a basso prezzo. I PCB bifacciali comportano costi più elevati perché nella produzione sono coinvolti più materiali e processi. Ma in molti casi sono più economici per progetti complessi perché riducono l'intero spazio della scheda e consentono più funzionalità.

Processo di produzione di PCB monofacciali e bifacciali

I PCB monofacciali prevedono un processo di fabbricazione semplice: incisione dei circuiti su una superficie e creazione di percorsi per le parti attraverso quest'ultima. È veloce e richiede meno processi. I PCB bifacciali sono un po' più complicati nel processo poiché comportano l'allineamento di entrambi i lati per i componenti through-hole, rendendo il PTH, e assicurandoti di ottenere le connessioni necessarie tra gli strati. È richiesta una minore standardizzazione, ma le schede sono molto più varie e necessitano di una messa a punto più precisa.

Alcuni dei processi aggiuntivi nella produzione sono:

• Foro passante placcatura
• Assicuratevi che la connessione tra i diversi strati sia buona.
• In situazioni particolari, potrebbe essere adattato alle diverse qualità delle schede

Periodo di produzione di PCB monofacciali e bifacciali

I PCB monofacciali sono più facili da produrre e quindi ideali per l'uso in prototipi o dove si verificano regolarmente modifiche di progettazione. Ciò li rende utili in progetti in cui la progettazione viene creata e modificata frequentemente o per la creazione prototipi. La produzione di PCB bifacciali richiede generalmente più tempo del normale tempo di produzione. I passaggi aggiuntivi necessari per realizzare le schede, come l'incisione di entrambi i lati e la placcatura through-hole, richiedono più tempo per la fabbricazione ma producono schede migliori.

Tabella comparativa di PCB monofacciali e bifacciali

Applicazioni ed esempi

Applicazioni PCB monofacciali

I PCB monofacciali sono utili quando i requisiti applicativi sono semplici e le quantità sono grandi nell'elettronica di consumo. Ci sono calcolatrici integrate, illuminazione a LED, alimentatori e semplici elettrodomestici, tra gli altri. Sono relativamente più economici e più facili da implementare per prodotti con meno complessità nel circuito, come prodotti di media complessità in cui lo spazio non è un fattore di grande considerazione.

Applicazioni PCB bifacciali

I PCB bifacciali sono più frequenti nell'applicazione di dispositivi elettronici più complicati. Sono utilizzati in smartphone, computer, sistemi di controllo industriale e dispositivi medici. Poiché possono essere progettati come strutture elaborate in aree ristrette, sono utili nei circuiti di comunicazione avanzati, settore automobilistico elettrodomestici e macchine di calcolo ad alte prestazioni.

Ulteriori considerazioni nella selezione del PCB

Complessità del design

Pensa a quanto è complesso il tuo circuito. Ciò è particolarmente vero per i PCB monostrato e potrebbe essere appropriato quando solo un numero limitato di parti combinate costituisce un crossover molto basso della scheda. I PCB bistrato sarebbero in grado di contenere schemi di interconnessione complessi di elementi/componenti e saranno adeguati per gestire più funzioni rispetto alla scheda monostrato perché sono meno ingombranti nello spazio.

Materiale e spessore della scheda

Come osservato, il tipo di materiale utilizzato influisce sulle prestazioni e sul costo del PCB. FR-4 è utilizzato in entrambi i tipi. Tuttavia, i PCB monofacciali possono utilizzare materiali di costo per scopi non tecnici. Alcuni PCB bifacciali potrebbero aver bisogno di un substrato migliore per garantire una migliore integrità del segnale. Le preoccupazioni relative allo spessore sono ugualmente importanti per l'assemblaggio di parti montate e per la rigidità della scheda.

Area di impronta del componente

Determina le dimensioni dei tuoi componenti. Lo svantaggio principale dell'uso di PCB monofacciali è il problema di impacchettamento dei componenti dovuto alla difficoltà e alla congestione associate alle grandi dimensioni delle schede. I PCB bifacciali hanno migliori rapporti di gestione dello spazio e un numero maggiore di componenti può essere inserito in una determinata area. Ciò è particolarmente importante per i gadget con fattore di forma ridotto e alta densità di funzionalità.

Segnali ad alta frequenza

In molti casi, quando si usano frequentemente i PCB, quelli a doppia faccia sono usati per la maggior parte del tempo. Rendono l'integrità del segnale e controllo di impedenza realizzabile tramite routing stripline, tra gli altri mezzi. I PCB monofacciali sono in un certo senso consigliabili nella gestione di segnali ad alta frequenza, poiché sono più facili da costruire e da ricevere interferenze.

Fattori ambientali

Tieni presente quanto segue: ambiente. Per condizioni stabili e benigne, i PCB monofacciali possono essere sufficienti. I PCB bifacciali possono presentare una maggiore resilienza a una configurazione raster, schermatura, ambiente abrasivo, vibrazionee variazioni termiche perché il secondo lato di un PCB a doppia faccia è meno aperto e può quindi essere laminato con strati di protezione aggiuntivi.

Carichi termici

Valutare i requisiti di raffreddamento. I PCB monofacciali sono monostrato e hanno un potenziale molto ridotto per risolvere i problemi di dissipazione del calore. I PCB bifacciali sono preferibili e un sistema di gestione termica migliore, come rame su entrambi i lati, potrebbero essere utilizzati a causa dell'applicazione di elementi ad alta potenza o di condizioni termiche speciali.

Considerazioni sui costi

Tra le regole generali nel processo decisionale, è fondamentale selezionare un'opzione che corrisponda ai benchmark di prestazioni e costi richiesti. I PCB monofacciali sono più convenienti per la fabbricazione di base su larga scala. Alcuni vantaggi includono il fatto che i PCB bifacciali comportano costi iniziali più elevati, sebbene possano essere convenienti in circuiti e progetti complessi, contribuendo ai costi totali del sistema, alle dimensioni e all'elevazione funzionale.

FAQs

Quando dovrei usare un PCB monofacciale?

Utilizzare PCB monostrato in circuiti semplici, circuiti con un numero inferiore di componenti elettronici e meno tracce di interconnessione. Saranno adatti all'applicazione in cui un volume alto di produzione di prodotti a basso costo come elettronica di consumo, alimentatori per illuminazione a LED, ecc. Il modello monofacciale viene utilizzato quando lo spazio non è un problema e il design non incorpora nulla di elaborato

Quali sono i limiti di un PCB monofaccia?

I PCB monofacciali hanno delle limitazioni per quanto riguarda la densità dei componenti e non è possibile instradare più strati del PCB. I circuiti complessi non sono compatti e avranno bisogno di schede più grandi o fili jumper. Alta frequenza è meno appropriato per loro, e hanno una scarsa capacità di carico termico. Alcune delle caratteristiche complesse, come il piano di massa, sono difficili da realizzare correttamente.

Quali sono i limiti di un PCB bifacciale?

Come previsto, i PCB a doppia faccia sono più costosi da realizzare rispetto a quelli a faccia singola e richiedono anche più tempo per essere realizzati. Sono relativamente più complessi nella progettazione rispetto ai singoli strati laminati in termini di allineamento degli strati e posizione delle vie. In circuiti molto semplici potrebbe risultare ingombrante e leggermente costoso per la produzione utilizzare un PCB a doppia faccia.

È possibile convertire un PCB monofacciale in un PCB bifacciale?

In teoria, è fattibile aggiornare il PCB da un singolo lato a uno che ha due lati; tuttavia, in realtà, la procedura non è comunemente intrapresa oggi. Tutte queste possono richiedere una significativa riprogettazione in cui potrebbe essere necessario il riorientamento delle parti con la mappa dei percorsi. È più complicato e costoso. Ecco perché, come notato in precedenza nei casi in cui è desiderata una maggiore complessità, è preferibile iniziare con un layout a doppia faccia.

Conclusione

Pertanto, a seconda del progetto e dell'interesse nei diversi aspetti di un PCB, verrà scelto un PCB monofacciale o bifacciale. I PCB monofacciali sono più economici e facili da progettare per applicazioni semplici, mentre i PCB bifacciali sono utilizzati più frequentemente e hanno funzioni più elevate per progetti di schede complicati. Ci sono alcune considerazioni da fare quando si sceglie tra i due, come; complessità del circuito, spazio e denaro. Ognuno ha il suo uso nell'elettronica contemporanea a causa dei vantaggi desiderabili in determinate situazioni.