PCB estándar

El significado de PCB estándar

PCB estándar hacen referencia generalmente a placas de circuito impreso fabricadas según especificaciones estándar de la industria, utilizando procesos maduros y sustratos convencionales. Son un concepto relativo a las PCB especiales. Sus características principales son la alta versatilidad, los procesos estandarizados y los costos controlables. Principalmente satisfacen las necesidades básicas de conexión de circuitos en escenarios comunes como la electrónica de consumo y el control industrial.

Estandarización del sustrato

El más utilizado es el sustrato de fibra de vidrio con resina epoxi FR-4 (que representa más del 90 % del total de PCB estándar), mientras que en algunas aplicaciones se emplea el cartón fenólico (FR-1/FR-2). El rendimiento del sustrato cumple con las normas generales de IPC (Asociación Internacional de la Industria Electrónica), UL y otras. Por ejemplo, el FR-4 tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de aproximadamente 130~150 °C, conductividad térmica de 0,3~0,5 W/(m·K) y

constante dieléctrica (Dk) de 4,2~4,7@1 GHz. Ofrece un rendimiento estable y un bajo costo.

constante dieléctrica (Dk) de 4,2~4,7@1 GHz. Ofrece un rendimiento estable y un bajo costo.

Estandarización del Proceso

Siguiendo procesos globalmente aceptados de fabricación de PCB (preparación de materiales → perforación → plateado de cobre → electroplacado → exposición → grabado → máscara de soldadura → tratamiento superficial → moldeo → pruebas), los parámetros de procesamiento y

los requisitos de precisión están todos estandarizados dentro de la industria:

· Ancho de línea/espaciado estándar: ≥0,1 mm (4 mil);

· Diámetro mínimo del orificio: ≥0,3 mm;

· Tratamiento superficial: Prefiere procesos estandarizados como HASL (Laminado de estaño de alta velocidad), ENIG (Niquelado con inmersión de oro) y plateado de níquel-oro;

· Número de capas: Principalmente placas simples/dobles caras, las placas multicapa (4~8 capas) también están dentro del rango estándar (más de 12 capas generalmente se clasifican como PCBs de gama alta).

Generalización de escenarios de aplicación

Es compatible con circuitos convencionales sin requisitos especiales de rendimiento, tales como:

· Electrónica de consumo: Placas base de televisores, placas de circuito de routers, placas de control de pequeños electrodomésticos;

· Control Industrial: módulos PLC comunes, placas de control de relés de baja tensión;

· Equipos de oficina: placas base de impresoras, placas de control de fotocopiadoras;

· Electrónica automotriz: pCB de sistemas de entretenimiento a bordo.

La diferencia principal entre PCB estándar y PCB especiales

Especificaciones clave de la industria para PCB estándar

· Estándares Internacionales: IPC-2221: Estándar general de diseño para PCB rígidas;

· IPC-6012: Especificaciones de cualificación y rendimiento para PCB rígidas;

· UL 94: Estándar de retardante de llama (las PCB estándar deben cumplir con la clasificación V-0).

· Estándares de tamaño: Los tamaños de placa comunes son 1,2 m × 1 m, 1,2 m × 1,5 m, etc., con espesores principalmente de 0,8 mm, 1,0 mm y 1,6 mm (el más común), cumpliendo con los requisitos de instalación de la mayoría de los equipos.

· Estándares de prueba: Los PCB deben pasar pruebas de continuidad (prueba con sonda volante/prueba de netlist), pruebas de resistencia de aislamiento y pruebas de soldabilidad antes de salir de fábrica para garantizar que el rendimiento eléctrico básico cumple con los estándares.

Tipos comunes

Clasificados por número de capas:

· PCB de una cara: Solo un lado tiene circuitos, costo más bajo, adecuado para circuitos simples;

· PCB de doble cara: Ambos lados tienen circuitos, interconectados mediante orificios pasantes, el tipo principal de PCB estándar;

· PCB multicapa (4-8 capas): Incluye circuitos en capas internas, adecuado para circuitos complejos, aún dentro de la categoría estándar.

· Clasificados por estructura: Todos son PCB rígidos (los PCB flexibles son PCB especiales), con forma fija y no pueden doblarse.

Los PCB estándar (principalmente basados en sustrato FR-4) se han convertido en el tipo de placa de circuito más utilizado en dispositivos electrónicos debido a sus características fundamentales de normalización, versatilidad y alta rentabilidad. Sus ventajas específicas son las siguientes:

Ventaja de costo definitiva

· Bajo costo del sustrato: La placa de fibra de vidrio con resina epoxi FR-4 es actualmente el sustrato para PCB con mayor escala de producción en masa. El precio de la materia prima es solo de 1/10 a 1/50 del de sustratos especiales como cerámica o Rogers, y

el suministro es estable;

· Bajo costo de proceso: Emplea un proceso de fabricación completamente estandarizado, sin necesidad de equipos especiales ni procesos personalizados, y el rendimiento de producción en masa es del 98 % o más, lo que reduce aún más el costo unitario;

· Bajo costo de adquisición: El suministro en el mercado es suficiente, y las cadenas industriales de proveedores y clientes son maduras (placas, procesamiento, pruebas).

Se puede obtener un precio unitario bajo incluso para compras de lotes pequeños y medianos, lo que lo hace adecuado para productos sensibles al costo, como electrónica de consumo y pequeños electrodomésticos.

Sistema maduro de normalización

· Normalización de diseño: Siguiendo estándares reconocidos mundialmente como IPC-2221 y UL, los diseñadores pueden utilizar directamente bibliotecas de diseño maduras sin necesidad de volver a verificarlas;

· Normalización de procesos: Desde perforación y galvanizado hasta aplicación de máscara de soldadura y moldeo, todos los procesos cuentan con estándares industriales claros, y los PCB estándar producidos por diferentes fabricantes son altamente compatibles, por lo que no hay

necesidad de ajustar el diseño al cambiar de proveedor;

· Normalización de pruebas: Los procesos de verificación, como las pruebas de continuidad, aislamiento y soldabilidad, están unificados, y la calidad del producto puede cuantificarse y rastrearse, reduciendo así los riesgos de calidad.

Amplia versatilidad y adaptabilidad

· Adaptabilidad de escenarios:

** Cubre más del 90 % de los dispositivos electrónicos convencionales, incluyendo electrónica de consumo (televisores, routers), control industrial (PLC comunes), equipos de oficina (impresoras) y electrónica automotriz (sistemas de entretenimiento a bordo),

eliminando la necesidad de personalización para escenarios individuales. **Compatibilidad de componentes:

** Admite todos los componentes empaquetados convencionalmente (montaje superficial, paso a través), adaptándose a procesos de soldadura convencionales como THT y SMT, ofreciendo alta flexibilidad de diseño.

· Cobertura de capas:

** Desde placas de un solo lado hasta placas de 8 capas, todas entran dentro de la categoría estándar de PCB, satisfaciendo las necesidades desde circuitos simples (placas de control para juguetes) hasta circuitos complejos (placas base de computadoras).

Rendimiento básico estable

· Rendimiento eléctrico confiable: Constante dieléctrica estable (4,2~4,7@1GHz), resistencia de aislamiento que cumple con los requisitos de circuitos convencionales de baja y alta tensión (prueba de resistencia a tensión alterna de 2000 V), y transmisión de señal

la pérdida es despreciable en escenarios de baja frecuencia (<2 GHz);

· Cumple con los estándares de rendimiento mecánico: Alta dureza y no se deforma fácilmente; la placa FR-4 de 1,6 mm de espesor puede soportar tensiones convencionales de instalación (como fijación con tornillos y conexión/desconexión de conectores), satisfaciendo

los requisitos de soporte estructural del equipo;

· Adaptabilidad ambiental: El rendimiento no se degrada a largo plazo en entornos secos y a temperatura normal (-20 °C ~ 85 °C), adecuado para las condiciones de uso de la mayoría de los equipos electrónicos interiores.

Suministro y entrega convenientes

· Ciclo de producción corto: Los procesos estandarizados eliminan la necesidad de desarrollo personalizado, con plazos de entrega para pedidos de pequeñas y medianas series en tan solo 3 a 5 días, mucho más rápido que las placas PCB especiales (típicamente 10 a 15 días);

· Amplia selección de proveedores: Decenas de miles de fabricantes estándar de PCB en todo el mundo, que van desde grandes fábricas hasta pequeños talleres, proporcionan amplio margen para negociación por parte de los compradores;

· Servicio posventa y mantenimiento conveniente: Los PCB estándar ofrecen bajos costos en detección de fallas y reemplazo, permitiendo al personal de mantenimiento identificar rápidamente los circuitos y reemplazar componentes, reduciendo el tiempo de inactividad del equipo

costos de mantenimiento.

Diseño y producción con baja barrera

Bajo umbral de diseño: Los ingenieros no necesitan dominar las características de sustratos especiales (como el proceso de sinterización de cerámicas o el diseño de alta frecuencia de Rogers); conocimientos comunes de ingeniería electrónica son suficientes para

completar el diseño. Bajo umbral de producción: Fábricas pequeñas y medianas también pueden lograr producción en masa mediante equipos estandarizados (máquinas de perforación, máquinas de exposición, líneas de grabado) sin necesidad de inversiones elevadas en equipos

lo que reduce aún más los costos.