Standardní deska plošných spojů

Význam standardních desek plošných spojů

Standardní PCB obecně se vztahují na desky tištěných obvodů vyráběné na základě specifikací průmyslových norem, přičemž se používají vyspělé procesy a konvenční substráty. Jsou to koncepty, které se vztahují ke speciálním PCB. Jejich hlavními charakteristikami jsou vysoká všestrannost, standardizované procesy a kontrolovatelné náklady. Tyto systémy splňují především základní potřeby připojení obvodů v běžných scénářích, jako je spotřební elektronika a průmyslové řízení.

Standardizace substrátu

Běžně se používá sklolaminát s epoxidovou pryskyřicí FR-4 (zahrnuje více než 90 % všech standardních DPS), zatímco fenolická papírová deska (FR-1/FR-2) se používá jen v několika aplikacích. Vlastnosti substrátu splňují obecné normy IPC, UL a dalších norem. Například FR-4 má teplotu skelného přechodu (Tg) přibližně 130~150 ℃, tepelnou vodivost 0,3~0,5 W/(m·K) a dielektrickou konstantu (Dk) 4,2~4,7 @ 1 GHz. Má stabilní vlastnosti a nízkou cenu.

Standardizace procesu

Podle celosvětově uznávaných procesů výroby DPS (příprava materiálu → vrtání → mědění → galvanizace → expozice → leptání → pájecí maska → povrchová úprava → tváření → testování) jsou všechny zpracovatelské parametry a požadavky na přesnost v rámci odvětví standardizované:

· Standardní šířka tratě/vzdálenost: ≥0,1 mm (4 mil);

· Minimální průměr otvoru: ≥0,3 mm;

· Povrchová úprava: Upřednostňuje standardizované procesy, jako jsou HASL (High-Speed Iron Lamination), ENIG (Engineering Injection Gold) a niklování-zlatění;

· Počet vrstev: Převážně jedno- / oboustranné desky, vícevrstvé desky (4~8 vrstev) spadají také do standardního rozsahu (více než 12 vrstev je většinou klasifikováno jako vysoce výkonné DPS).

Hlavní rozdíl mezi standardními DPS a speciálními DPS

Běžné typy

Klasifikace podle počtu vrstev:

· Jednostranný DPS: Obvod je pouze na jedné straně, nejnižší náklady, vhodné pro jednoduché obvody;

· Dvoustranný DPS: Obě strany mají obvodovou výbavu, které jsou propojeny přes vrtané kontaktové otvory (vias), což je běžný typ standardní desky plošných spojů;

· Vícevrstvá deska plošných spojů (4–8 vrstev): Zahrnuje vnitřní vrstvy obvodů, vhodná pro složité obvody, stále spadá do kategorie standardních desek.

· Dle konstrukce: Všechny jsou tuhé desky plošných spojů (flexibilní desky jsou speciální desky), mají pevný tvar a nelze je ohýbat.

Standardní desky plošných spojů (především založené na substrátu FR-4) se staly nejrozšířenějším typem desek plošných spojů v elektronických zařízeních díky svým základním vlastnostem, jako je standardizace, univerzálnost a vysoká cenová efektivita. Jejich konkrétní výhody jsou následující:

Neporovnatelná cenová výhoda

· Nízká cena substrátu: Sklolaminát FR-4 z epoxidové pryskyřice je v současnosti substrátem pro desky plošných spojů s největším objemem sériové výroby. Cena surovin činí pouze 1/10 až 1/50 ceny speciálních substrátů, jako jsou keramika nebo Rogers, a dodávky jsou stabilní;

· Nízké náklady procesu: Využívá zcela standardizovaný výrobní proces, bez nutnosti speciálního vybavení nebo přizpůsobených postupů, a výtěžnost hromadné výroby dosahuje až 98 % a více, čímž se dále snižují jednotkové náklady;

· Nízké náklady nákupu: Trh je dostatečně zásoben a průmyslové řetězce vstupů i výstupů jsou vyspělé (desky, zpracování, testování).

Dokonce i při nákupech středních a malých sérií lze získat nízké jednotkové ceny, což jej činí vhodným pro cenově citlivé produkty, jako jsou spotřební elektronika a malé domácí spotřebiče.

Vyvinutý systém standardizace

· Standardizace návrhu: Podle celosvětově uznávaných norem, jako jsou IPC-2221 a UL, mohou navrhovatelé přímo používat ověřené knihovny návrhů bez nutnosti opakovaného ověřování;

· Standardizace procesu: Od vrtání a galvaniky po nanášení laku proti pájení a formování – všechny procesy mají jasné průmyslové normy, standardní desky plošných spojů vyrobené různými výrobci jsou vysoce kompatibilní, a proto nedochází k nutno upravit návrh při změně dodavatelů;

· Standardizace testování: Ověřovací procesy, jako je test spojitosti, test izolace a test pájivosti, jsou sjednoceny, kvalita výrobku lze kvantifikovat a sledovat, čímž se snižují rizika kvality.

Široký rozsah univerzálnosti a přizpůsobivosti

· Přizpůsobivost scénářům:

Pokrývá více než 90 % běžných elektronických zařízení, včetně spotřební elektroniky (televizory, směrovače), průmyslového řízení (běžné PLC), kancelářské techniky (tiskárny) a automobilové elektroniky (palubní zábavní systémy) eliminuje potřebu přizpůsobení pro jednotlivé scénáře.

· Kompatibilita komponentů:

Podporuje všechny běžně používané komponenty, přizpůsobivý hlavním pájecím procesům jako jsou THT a SMT, nabízí vysokou konstrukční flexibilitu.

· Pokrytí vrstev:

Od jednostranných desek až po 8vrstvé desky, vše spadá do kategorie standardních DPS, čímž splňuje požadavky od jednoduchých až po složité obvody.

Stabilní základní výkon

· Spolehlivý elektrický výkon: Stabilní dielektrická konstanta, izolační pevnost splňuje požadavky běžných nízko/vysokonapěťových obvodů a přenosu signálu ztráty jsou zanedbatelné v nízkofrekvenčních situacích (< 2 GHz);

· Splňuje standardy mechanického výkonu: Vysoká tvrdost a nízká deformace, deska FR-4 o tloušťce 1,6 mm odolá běžnému montážnímu zatížení, splňuje požadavky na konstrukční podporu zařízení;

· Přizpůsobivost prostředí: Dlouhodobý výkon se nezhoršuje při normální teplotě (-20 °C až 85 °C) a v suchém prostředí, vhodné pro provozní podmínky většiny elektronických zařízení určených do interiéru.

Pohodlný dodavatelský řetězec a dodání

· Krátká výrobní doba: Standardizované procesy eliminují potřebu individuálního vývoje, dodací lhůty pro malé a střední série jsou pouhých 3–5 dnů, což je mnohem rychlejší než u speciálních DPS;

· Široký výběr dodavatelů: Desítky tisíc standardních výrobců desek plošných spojů po celém světě, od velkých továren až po malé dílny, poskytují kupujícím dostatek prostoru pro vyjednávání;

· Pohodlný servis a údržba: Standardní desky plošných spojů nabízejí nízké náklady na detekci a výměnu poruch, díky čemuž mohou technici rychle identifikovat obvody a nahradit součástky, čímž se snižují prostoji zařízení náklady na údržbu.

Nízkoprahový návrh a výroba

Nízký návrhový práh: Inženýři nemusí ovládat vlastnosti speciálních substrátů; k tomu stačí běžné znalosti z oblasti elektroniky dokončete návrh. Nízká výrobní bariéra: Střední i malé továrny mohou dosáhnout sériové výroby pomocí standardizovaného vybavení bez nutnosti investice do drahé technologie investice, což dále snižuje náklady.