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PCB について話すとき、あなたはいくつかの異なる種類のプリント基板を知っているかもしれません。 最も一般的な PCB の 2 つは 2 層 PCB です。 XNUMX 層の銅箔があり、誘電体によって分離されています。 この記事では、XNUMX 層 PCB について知っておくべきことをすべて説明します。 さっそく飛び込んでみましょう！
2 層 PCB、別名 両面PCBは、上下両面に銅がコーティングされたプリント基板です。 両面に回路パターンがあり、中央のビアホールを介して接続されています。 ビアは、PCB 上の小さな金属メッキの穴で、両側のワイヤに接続できるため、ワイヤをインターリーブすることができます。 つまり、両側に配線があり、部品は表でも裏でもはんだ付けできます。 2 層 PCB は、製造するのに最も経済的なタイプの PCB でもあります。
両面基板は、片面基板の千鳥配線の難しさを解消し（穴を通して反対側に導通できる）、片面基板に比べて複雑な回路での使用に適しています。
2 層 PCB の厚さは 0.010 インチから 0.060 インチまでです。 2層PCBの厚さの標準厚さは1.6mmです。 私たちの予想では、PCB 製造工場にはいくつかの銅クラッドコアがあり、銅と FR4 材料の合計の厚さは 1.6 mm に等しいと考えられます。
さらに、基板の厚さは、使用する誘電体材料と基板に実装されているコンポーネントのサイズによって異なります。 また、基板が厚ければ厚いほど、信号トレース間のクロストークを低減する効果が高くなります。
2層 PCBスタックアップ 1 つの上部レイヤーと 1 つの下部レイヤーが含まれます。
2 層 PCB には銅層でもある内層があります。 ここにほとんどのビアが配置されます。 さらに、ビアは、上部層と下部層を接続する小さな小さな穴です。 さらに重要なのは、電気信号が XNUMX つの層から別の層に流れることを可能にすることです。
XNUMX 層基板には、上層と下層の XNUMX つの信号層があります。 トップレイヤーの色はデフォルトでは赤です。 パッドや跡が見られます。 平たく言えば、赤いところはすべて銅です。 皮膚のある場所は、はんだが付着し、電気を通すことができる場所です。
最下層と同じです。 青い色の場所は錫メッキされており、導電性がある可能性があります。
ボードのさまざまな部分に電力を分配するために使用する電源層。 また、地上信号のリターンパスとしても使用できます。
プリプレグ層は誘電材料の薄い層です。 また、銅層間に絶縁を提供できます。 さらに、銅層のサポートも提供できます。 プリプレグ層の誘電率は 2 であり、FR-2 の誘電率よりも低くなります。
ソルダーマスク層は主に部品の輪郭や注釈、各種注釈文字などの印刷情報を配置するために使用されます。
多くの 2 層 PCB 設計ボードは、性能が制限されて作成されています。 通常、ハイエンドのマイクロプロセッサや FPGA のような BGA パッケージを 2 層 PCB ボードに配線するのは困難です。 これはハイエンド PCB エンドボードに関するものではありませんが、いくつかの民生用マイクロコントローラー、製品、IoT アプリケーションは 2 層 PCB ボードで作成されます。 幸いなことに、以下のヒントに従えば、これらのボードの設計は簡単です。
1. 20 ミル幅の電源トレース、6 ミル幅の信号トレース、および 13 ミルのドリル直径を採用
すべての設計者は、最高密度の配線を実現するために、追加コストをかけずに小さな機能を採用したいと考えています。 幅 6 ミルの信号トレースは小さすぎると感じるかもしれません。 ただし、1A の DC 電流を保持します。 また、80オンスの銅のようなもので1ミリオーム/インチを持っています。 幅 20 ミルの電源トレースの場合、3A の DC を使用できます。 また、25 mΩ/インチを備えています。
2. 最初の層の電源および信号パス、配線コンポーネント、および XNUMX 番目の層のグランド リターン
トレース内に漸進的なリターン パスがある場合は、パフォーマンスに影響を与えることなく、そのパスを長くすることができます。 秘訣は、リターン パスを XNUMX 行の下に置くことです。 簡単な方法は、基板の下に強力なグランドプレーンを利用することです。
3. コンポーネントの調整により、配線が混雑しにくくなり、信号トレースが間隔をあけられるようになります。
要素を配置している場合は、ライン間の交差を最小限に抑えるために信号の配線を検討できます。 トレースは高い特性インピーダンスを持ち、帰還面から遠く離れた位置にあるため、横断が記録されます。 信号間のスペースが近づくと、より大きな交差点が発生します。
4. 最下層に短いルートを作成します。 ルートを短くするのが難しい場合は、帰りのストラップを含めてください。
全体的なアイデアは、理想的な設計を考え出し、すべての信号ラインに低インピーダンスのリターンパスを提供することです。 これは、信号の戻り経路の相互インダクタンスが確実に低く維持されるようにするためです。
5. デカップリング コンデンサは IC 電源ピンの近くに配置する必要があります。
小さなボディに、必要なレールアプリケーションの最大 2 倍の電圧定格を備えた巨大なサイズのコンデンサを採用しています。 通常は 22 uF MLCC のコンデンサが使用されます。 静電容量の量は、デカップリングする要素に流れる電流に依存します。 よく調べない場合は、22 uF を検討してください。
6. 可能であれば、すべてのコネクタのデジタル信号ごとに XNUMX つのリターンを作成します。
スイッチング ノイズまたはグランド バウンスは、同様のリターン ピンを割り当てているいくつかの信号によって大きく影響されます。 いくつかのコネクタでは、XNUMX つまたは XNUMX つのリターン ピンを複数の信号切り替えで使用できます。 これは主にグラウンドバウンスに当てはまります。
コスト削減： 両面 PCB は 4 層設計よりも安価です。 これにより、特に大量に注文する場合は、コストを節約できます。
より簡単な設計と製造: シンプルな設計はより早く作成できるため、PCB をより早く入手できます。 また、設計または製造プロセス中に、損害の大きいミスが発生する可能性も低くなります。 後で PCB を修理する必要がある場合、複雑な 4 層 PCB よりも両面基板の方が修理が簡単です。
大量注文に最適: 大量の PCB が必要な場合は、2 層基板を使用することをお勧めします。 これらは、より迅速かつ安価な製造に役立ちます。
迅速な対応: プロジェクトの大小にかかわらず、簡単なプロトタイプが必要になる場合があります。 2 層 PCB は、他の種類の基板に比べて非常に早く生産されます。
シンプルなデザイン： 両面 PCB には派手な機能はほとんどありません。 4層PCB 2 層 PCB は通常、よりシンプルな設計を持ちますが、より多くのコンポーネントと配線オプションを備えることができます。
速度が遅く、容量が少ない: 速度が重要な場合は、レイヤーが多いほど良いです。 プロジェクトによっては、必要な速度と容量に対して 2 レイヤーでは不十分な場合があります。 レイヤーを 2 から 4 に追加するなど、さらに追加すると、速度と容量が向上します。
より大きく、より重い: 両面 PCB は層の数が少なくても、すべてのコンポーネントとリード線を収めるために大きくてかさばる可能性があります。 スペースが限られている場合は、PCB を狭い領域に収めるために、層を追加する方が良い選択となることがよくあります。
片面基板は最も基本的な PCB で、片面に部品が集中し、もう一方の面にワイヤが集中します。 ワイヤが片面にしか現れないため、この種の PCB を片面 (片面) と呼びます。 単一の基板には設計回路に多くの厳しい制限があるため (片面しかないため、配線は交差できず、別の経路を迂回する必要があります)、このタイプの基板は初期の回路のみに使用されていました。
片面PCB トレースは片面のみに存在しますが、両面 PCB には上層と下層の両面にトレースがあります。 コンポーネントと導電性銅は両面 PCB の両面に実装されているため、トレースの交差または重複が生じます。 両面基板は実現に最適です 高密度回路 点間はんだ付けを必要としない。
| 片面PCB | 両面PCB |
| 基板の片面のみに導電性銅層を設ける | 基板の両面に導電性銅層 |
| 基本的な回路設計に最適 | 複雑な回路設計に最適 |
| 主に低密度の回路設計を開発します。 | 高密度回路設計の開発に適しています |
| 製造コストの削減 | 製造コストが高くなる |
| 基板製造速度が速く、大量のPCBを生産します | 基板の製造速度が遅いため、生産量が少なくなります |
| 製造コストの削減 | 製造コストが高くなる |
| より多くのスペースを占有します | 回路設計のスペース制約を満たします |
| 回線ルーティングの柔軟性が低い | 回路配線の柔軟性が向上 |
| トレースの交差や重なりがない | トレースの交差と重なりがあります |
| トラブルシューティング、デバッグ、修復が簡単 | トラブルシューティングと修復が難しい |
2 層 PCB には 4 つの銅層があり、XNUMX 層 PCB には XNUMX つの銅層があります。 層は基板とともに積層されます。 上の層と下の層は信号層です。 しかし、内側にあるのは地上機と補給機です。
4 層プリント基板は、単層 PCB や 2 層 PCB よりも強力です。 ただし、複雑なプロジェクトに最適で、その機能も優れていますが、コストは 2 層の同等品よりも高くなります。
価格
XNUMX 層 PCB は XNUMX 層回路基板よりも安価です。 ただし、製造コストはご注文予定の数量によって決まります。
設計製造
2 層 PCB は設計と製造が容易であり、また、XNUMX 層 PCB を修理するよりも両面 PCB の修理が簡単です。
リードタイム
リードタイムに関しては、両面 PCB は 2 層 PCB や多層 PCB よりも有利です。 プロジェクトの規模が小さくても、大規模であっても、XNUMX 層 PCB はプロトタイプの作成にかかるリードタイムが短くなります。
耐久性
回路基板には多くの層があるため、2層プリント基板よりも耐久性があります。 XNUMX 層 PCB は両面回路基板よりも小さいにもかかわらず、より充実しています。
アプリケーション
プロジェクトが複雑な場合、4 層 PCB の追加層は非常に有益です。 創造性を発揮してコンポーネントを追加できるため、PCB は複雑なプロジェクトにも使用できます。
サイズと重量
4 層プリント基板は小型で非常に軽量です。 配線やコンポーネントを配置するためのスペースが少なくて済むため、両面 PCB よりも小さくて軽量です。
2 層と 4 層のプリント基板は異なるレベルの機能を提供しますが、どちらも異なるタイプのプロジェクトに有益です。 最終的に、4 層基板と 2 層基板のどちらを選択するかは、主にプロジェクトの仕様、回路の複雑さ、およびプロジェクトの予算要件によって決まります。
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