Standardi PCB

Standardi-Piirilevyjen merkitys

Standardi-PCB:t viittaavat yleensä teollisuuden vakiintuneiden standardien mukaan valmistettuihin piirilevyihin, jotka on tehty kypsillä prosesseilla ja tavanomaisilla substraateilla. Ne ovat käsite, joka on suhteellinen erikoispiirilevyihin nähden. Niiden keskeisiä ominaisuuksia ovat korkea monikäyttöisyys, standardoidut valmistusmenetelmät ja hallittavissa olevat kustannukset. Ne täyttävät ensisijaisesti yleisten skenaarioiden, kuten kuluttajaelektroniikan ja teollisen ohjauksen, peruspiirisovellusten liitäntävaatimukset.

Substraatin standardointi

Yleisin substraatti on FR-4 epoksiharjapohjainen lasikuitulevy (yli 90 % kaikista vakiopiirilevyistä), mutta muutamissa sovelluksissa käytetään myös fenolipaperilevyä (FR-1/FR-2). Substraatin ominaisuudet täyttävät IPC:n (International Electron Industries Connection Association), UL:n ja muiden standardien yleiset vaatimukset. Esimerkiksi FR-4:n lasiintumislämpötila (Tg) on noin 130–150 °C, lämmönjohtavuus 0,3–0,5 W/(m·K) ja

dielektrinen vakio (Dk) 4,2–4,7@1GHz. Se tarjoaa stabiilit ominaisuudet ja alhaiset kustannukset.

dielektrinen vakio (Dk) 4,2–4,7@1GHz. Se tarjoaa stabiilit ominaisuudet ja alhaiset kustannukset.

Prosessin standardointi

Seuraamalla maailmanlaajuisesti hyväksyttyjä PCB-valmistusprosesseja (materiaalin valmistelu → poraus → kuparipinnoitus → sähkökäsittely → altistus → syövytys → juotosuojakerros → pintakäsittely → muottaus → testaus), prosessointiparametrit ja

tarkkuusvaatimukset ovat kaikki standardoitu teollisuudessa:

· Standardi viivanleveys/väli: ≥0,1 mm (4 mil);

· Pienin reiän halkaisija: ≥0,3 mm;

· Pintakäsittely: Suositellaan standardoituja prosesseja, kuten HASL (High-Speed Iron Lamination), ENIG (Engineering Injection Gold) ja nikkelin-kultapinnoitusta;

· Kerrosten määrä: Pääasiassa yksi- ja kaksipuolisia levyjä, monikerroksiset levyt (4–8 kerrosta) kuuluvat myös standardiin (yli 12 kerrosta luokitellaan usein korkean tason PCB:ksi).

Sovellustilanteiden yleistäminen

Se on yhteensopiva tavallisten piirien kanssa, joissa ei ole erityisiä suoritusvaatimuksia, kuten:

· Kuluttajaelektroniikka: TV-emolevyt, reitittimen piirilevyt, pienten kotitalouslaitteiden ohjauslevyt;

· Teollisuuden ohjaus: tavalliset PLC-moduulit, matalajännite-releohjauslevyt;

· Toimistolaitteet: tulostimen emolevyt, kopiokoneen ohjauslevyt;

· Auton elektroniikka: ajoneuvon viihtejärjestelmien piirilevyt.

Vakioprinttien ja erikoisprinttien keskeinen ero

Avainteollisuuden määritykset standardi-PCB:lle

· Kansainväliset standardit: IPC-2221: Yleinen suunnittelustandardi jäykille PCB-piireille;

· IPC-6012: Jäykkien PCB-piirien kelpoisuus- ja suorituskykymääritykset;

· UL 94: Palonsammumisstandardi (standardi-PCB:t täytyttävät V-0-luokituksesta).

· Koko standardit: Yleisiä levyn kokoja ovat 1,2 m × 1 m, 1,2 m × 1,5 m jne., paksuuksiltaan lähinnä 0,8 mm, 1,0 mm ja 1,6 mm (yleisin), jotka täyttävät useimpien laitteiden asennusvaatimukset.

· Testausstandardit: Piiritulppien on läpäistävä jatkuvuustestit (lentävä neulatesti/verkkoluettelotesti), eristysvastustestit ja juottavuustestit ennen tehtaalta lähtöä, jotta perussähköiset suorituskykyvaatimukset täyttyvät.

Yleiset tyypit

Luokittelu kerrosten mukaan:

· Yksipuolinen piiri: Vain toisella puolella on kytkentöjä, alhaisin hinta, sopii yksinkertaisiin piireihin;

· Kaksipuolinen piiri: Molemmilla puolilla on kytkentöjä, jotka yhdistetään reikien kautta, on standardin mukainen pääasiallinen piirityyppi;

· Monikerroksinen piiri (4–8 kerrosta): Sisältää sisäkerrosten kytkennät, sopii monimutkaisiin piireihin, edelleen standardiluokassa.

· Rakenteen mukaan luokiteltuna: Kaikki ovat jäykkiä piirilevyjä (joustavat piirilevyt ovat erikoispiirilevyjä), joilla on kiinteä muoto eikä niitä voida taivuttaa.

Standardipiirilevyt (pääasiassa FR-4-alustaan perustuvat) ovat tulleet elektronisissa laitteissa yleisimmin käytetyiksi piirilevyiksi niiden keskeisten ominaisuuksien – standardointi, monikäyttöisyys ja korkea kustannustehokkuus – ansiosta. Niiden erityiset edut ovat seuraavat:

Erittäin alhaiset kustannukset

· Alhaiset alustakustannukset: FR-4 epoksiharjapohjainen lasikuitulevy on tällä hetkellä suurimmalla sarjatuotannolla valmistettu piirilevyalusta. Raaka-aineen hinta on vain 1/10 – 1/50 verrattuna erikoisalustoihin, kuten keraamisiin tai Rogers-alustoihin, ja

toimitus on vakaa;

· Alhaiset valmistuskustannukset: Se perustuu täysin standardoituun valmistusprosessiin, eikä siihen tarvita erikoislaitteita tai räätälöityjä prosesseja, ja massatuotannon hyödyntaso on jopa 98 % tai enemmän, mikä vähentää yksikkökustannuksia entisestään;

· Alhaiset hankintakustannukset: Markkinatarjonta on riittävää, ja sekä ylä- että alavirtaan suuntautuvat teollisuusketjut ovat kypsät (levy, prosessointi, testaus).

Jopa keskikokoisilla erillä voidaan saavuttaa alhainen yksikköhinta, mikä tekee siitä sopivan kustannusherkille tuotteille, kuten kuluttajaelektroniikalle ja pienille kotitalouslaitteille.

Kypsä standardointijärjestelmä

· Suunnittelun standardointi: Noudattamalla maailmanlaajuisesti tunnustettuja standardeja, kuten IPC-2221 ja UL, suunnittelijat voivat käyttää valmiita suunnitteluohjelmistoja ilman uudelleenvarmennusta;

· Prosessin standardointi: Porauksesta sähköstaattiseen pinnoitukseen ja juotosuojan asettamiseen sekä muottaukseen asti kaikilla prosesseilla on selkeät alakohtaiset standardit, ja eri valmistajien valmistamat standardi-PCB:t ovat hyvin yhteensopivia, joten ei ole

tarvetta muuttaa suunnitelmia toimittajaa vaihdettaessa;

· Testauksen standardointi: Jatkuvuuden testaus, eristystestaus ja juotoskyvyn testaus ovat yhdenmukaisia, ja tuotteen laatua voidaan mitata ja jäljittää, mikä vähentää laaturiskejä.

Laaja monikäyttöisyys ja sopeutuvuus

· Skenaariokohtainen sopeutuvuus:

** Kattaa yli 90 % tavanomaisista elektronisista laitteista, mukaan lukien kuluttajaelektroniikka (TV:t, reitittimet), teollisuuden ohjausjärjestelmät (tavalliset PLC:t), toimistolaitteet (tulostimet) ja auton elektroniikka (autonvälitykset),

mikä poistaa tarpeen yksittäisten skenaarioiden mukauttamiselle. **Komponenttien yhteensopivuus:**

** Tukee kaikkia tavanomaisesti pakattuja komponentteja (pintakiinnitys, läpivienti), sopeutuu yleisiin juottamismenetelmiin, kuten THT:hen ja SMT:hen, ja tarjoaa suuren suunnittelujoustavuuden.

· Kerrosten kattavuus:

** Yksipuolisista piireistä 8-kerroksisiin piireihin asti – kaikki kuuluvat standardin mukaisiin PCB-piireihin, täyttäen vaatimukset yksinkertaisimmista (lelujen ohjauspiireistä) monimutkaisimpiin (tietokoneiden emolevyihin).

Vakaa perussuorituskyky

· Luotettava sähköinen suorituskyky: Vakaa dielektrisyysvakio (4,2–4,7@1 GHz), eristyskestävyys täyttää perinteisten matala- ja korkeajännitepiirien vaatimukset (AC 2000 V:n kestojännitetesti), ja signaalin siirto

häviö on merkityksetön matalataajuusiskenaarioissa (<2 GHz);

· Täyttää mekaanisten suorituskykyvaatimusten standardit: Kova ja helposti muodonmuuttumaton, 1,6 mm paksuinen FR-4 PCB kestää tavalliset asennustekniset rasitukset (kuten ruuvikiinnityksen ja liittimien kytkeytymisen), täyttäen

laitteen rakenteelliset tukivaatimukset;

· Ympäristönsäätymiskyky: Pitkäaikainen suorituskyky ei heikkenne normaalissa lämpötilassa (-20 °C–85 °C) ja kuivassa ympäristössä, sopii useimpien sisätiloissa käytettävien sähkölaitteiden käyttöolosuhteisiin.

Helppo toimitusketju ja toimitus

· Lyhyt valmistusjakso: Standardoidut prosessit poistavat tarpeen erityiskehitykselle, ja pieniin ja keskisuuriin eriin toimitusaika on vain 3–5 päivää, mikä on huomattavasti nopeampaa kuin erikois-PCB:ille (tyypillisesti 10–15 päivää);

· Laaja valikoima toimittajia: Kymmeniätuhansia standardiprinttien valmistajia ympäri maailmaa, suurista tehtaista pieniin työpajoihin, tarjoavat ostajille runsaasti neuvottelutilaa;

· Kätevä huolto- ja jälkimarkkinapalvelu: Standardiprintit tarjoavat edulliset vianetsintä- ja korvauskustannukset, mikä mahdollistaa huoltohenkilöstön nopean piirien tunnistamisen ja komponenttien vaihtamisen, vähentäen laitteiden

huoltokustannukset.

Alhainen suunnittelu- ja tuotantokynnys

Alhainen suunnittelukynnys: Insinöörit eivät tarvitse erikoisalustojen ominaisuuksia koskevaa tietotaitoa (kuten keraamisten sintroutumisprosessi tai Rogersin korkeataajuussuunnittelu); tavallinen sähkötekniikan osaaminen riittää

suunnittelun toteuttamiseen. Alhainen tuotantokynnys: Keski- ja pienet tehtaat voivat myös saavuttaa massatuotannon standardoidulla varusteella (porakoneet, eksposuurityöt, syövytyslinjat) ilman korkeita laiteinvestointeja, mikä edelleen laskee kustannuksia.

edelleen laskee kustannuksia.