Однослойная печатная плата, также известная как односторонняя печатные платы, представляет собой самую простую форму печатной платы. Проводящая медная фольга находится только на одной стороне диэлектрической подложки, и все дорожки схемы располагаются на этой единственной проводящей поверхности, в то время как противоположная сторона остается чистым изолирующим материалом без каких-либо проводящих путей.
После травления медной фольги для формирования схемных рисунков частичные участки меди сохраняются для дорожек и паяльных площадок, а лишняя медь удаляется с поверхности платы. Затем наносится паяльная маска, покрывающая большинство проводящих областей и оставляющая открытыми только площадки для пайки компонентов. В большинстве случаев сборки компоненты вставляются с непроводящей изолирующей стороны, при этом выводы проходят через просверленные отверстия, чтобы установить электрический контакт на стороне с медным покрытием для завершения пайки.
Типичная однослойная печатная плата состоит из нескольких слоёв материала, уложенных друг на друга. В качестве основного диэлектрического материала широко используется FR‑4, тогда как в недорогих продуктах массового производства часто применяются подложки на основе фенольной бумаги, такие как FR‑1 и FR‑2. Медная фольга толщиной 35 мкм (1 унция) служит основным проводящим слоем, приклеенным к одной стороне подложки. Пайная маска, доступная в зелёном, чёрном, красном и других нестандартных цветах, защищает дорожки от окисления и риска короткого замыкания. Сверху наносится слой шелкографии для обозначения идентификаторов компонентов, версий печатной платы и другой идентификационной информации. Подложки на бумажной основе обладают очевидными преимуществами с точки зрения стоимости, однако имеют ряд недостатков, включая ограниченную термостойкость и низкую механическую прочность.
FR-4 обеспечивает сбалансированные изоляционные и тепловые характеристики, что делает его подходящим для простых модулей питания и общепромышленного оборудования управления.
Технологический процесс её изготовления относительно лаконичен по сравнению с многослойными платами. Вся процедура начинается с основания, покрытого медью, после чего следуют нанесение рисунка и травление, сверление, нанесение паяльной маски, шелкографическая маркировка и окончательная обработка поверхности. Выравнивание припоя горячим воздухом по-прежнему остается доминирующим методом обработки поверхности для массовых заказов. Антиокислительная обработка OSP выбирается в тех случаях, когда требуется дальнейшее снижение затрат. Покрытие погружением в золото редко используется в проектах однослойная печатная плата, так как такая отделка значительно повышает общую стоимость платы.
Практические ограничения определяются конструктивными ограничениями. Поскольку все дорожки ограничены одним-единственным проводящим слоем, трассы схемы не могут пересекаться без дополнительных мер. Для устранения конфликтов пересечения дорожек необходимо использовать перемычки. Чрезмерное количество перемычек увеличивает трудоемкость сборки и снижает долгосрочную надёжность системы, поэтому однослойная печатная плата применимы только для схем низкой сложности.
Она хорошо подходит для широкого спектра зрелого потребительского оборудования, включая простые адаптеры питания, платы пультов дистанционного управления, блоки управления с клавиатурой для бытовой техники, схемы игрушек и светодиодные светильники малой мощности, где сигналы передаются на низких скоростях, а количество компонентов остается ограниченным.
Этот тип печатной платы не рекомендуется для высокоскоростных или высокочастотных схем, оборудования с высокой плотностью компонентов, систем с многочисленными пересекающимися сигнальными линиями, а также устройств, требующих специального заземления и экранирования. Для таких сложных сценариев более разумным выбором являются двухслойные или многослойные печатные платы.
При разработке схем и компоновки проектировщики должны в полной мере учитывать технологическую реализуемость. Конфликты пересечения дорожек следует предвидеть на ранних этапах компоновки, а подходящие положения контактных площадок для перемычек следует зарезервировать заранее, а не решать эту проблему путем модификаций после производства.
Для материала FR-4 с медной фольгой толщиной 1 унция ширина дорожек и расстояние между ними более 0,2 мм обеспечивают стабильный выход готовой продукции при массовом производстве, хотя 0,15 мм можно принять в качестве технического предела для прототипирования небольших партий. Для компонентов с сквозными отверстиями диаметр просверленного отверстия должен быть на 0,2–0,3 мм больше размера вывода компонента. Особое внимание следует уделять платам на бумажной основе, подложка которых имеет склонность к образованию ворса во время сверления и не выдерживает частых механических изгибов.
С точки зрения затрат однослойная печатная плата даёт очевидные ценовые преимущества благодаря меньшему расходу материалов и упрощённым этапам обработки как при изготовлении прототипов, так и при серийных заказах. Когда сложность схемы возрастает до такой степени, что требуется большое количество перемычек, накапливаются дополнительные затраты на материалы и ручную пайку. В таких условиях общая стоимость может приблизиться к стоимости двухслойной печатной платы, поэтому переход на двухслойные платы становится более экономичным.
