PCB standard

La signification des PCB standard

PCB standard désignent généralement des circuits imprimés fabriqués selon des spécifications normalisées par l'industrie, en utilisant des procédés matures et des substrats conventionnels. Ils constituent un concept opposé à celui des PCB spécialisés. Leurs caractéristiques principales sont leur grande polyvalence, leurs processus standardisés et leurs coûts maîtrisés. Ils répondent principalement aux besoins fondamentaux de connexion électrique dans des scénarios courants tels que l'électronique grand public et le contrôle industriel.

Standardisation du substrat

L'usage courant est basé sur la plaque en verre époxy FR-4 (représentant plus de 90 % des circuits imprimés standard), tandis que la plaque phénolique en papier (FR-1/FR-2) est utilisée dans quelques applications. Les performances du substrat répondent aux normes générales de l'IPC (Association internationale des industries électroniques), de l'UL et d'autres normes.

par exemple, le FR-4 possède une température de transition vitreuse (Tg) d'environ 130~150℃, une conductivité thermique de 0,3~0,5 W/(m・K) et

une constante diélectrique (Dk) de 4,2~4,7@1GHz. Il offre des performances stables et un coût faible.

Standardisation du processus

Suivant les processus de fabrication de PCB globalement acceptés (préparation des matériaux → perçage → métallisation cuivre → électroplage → exposition → gravure → masque de soudure → traitement de surface → moulage → test), les paramètres de traitement et

les exigences de précision sont tous normalisés au sein de l'industrie :

· Largeur/espacement standard des pistes : ≥0,1 mm (4 mil) ;

· Diamètre minimal des trous : ≥0,3 mm ;

· Traitement de surface : Préfère les processus normalisés tels que HASL (laminage de fer à haute vitesse), ENIG (or par injection chimique) et le plaquage nickel-or ;

· Nombre de couches : Principalement des cartes simples/doubles faces, les cartes multicouches (4~8 couches) se situant également dans la plage standard (plus de 12 couches sont principalement classées comme des PCB haut de gamme).

Généralisation des scénarios d'application

Compatible avec les circuits conventionnels ne nécessitant pas de performances spéciales, tels que :

· Électronique grand public : Cartes mères de téléviseurs, cartes de routeur, cartes de commande d'appareils électroménagers petits ;

· Commande industrielle : modules API ordinaires, cartes de commande de relais basse tension ;

· Équipements de bureau : cartes mères d'imprimantes, cartes de commande de photocopieurs ;

· Électronique automobile : cartes de système de divertissement embarqué.

La différence fondamentale entre les cartes standard et les cartes spéciales

Spécifications industrielles clés pour les circuits imprimés standard

· Normes internationales : IPC-2221 : Norme générale de conception pour les circuits imprimés rigides ;

· IPC-6012 : Spécifications de qualification et de performance pour les circuits imprimés rigides ;

· UL 94 : Norme de résistance au feu (les circuits imprimés standard doivent satisfaire à la classification V-0).

· Normes de taille : Les formats courants de cartes sont 1,2 m × 1 m, 1,2 m × 1,5 m, etc., avec des épaisseurs principalement de 0,8 mm, 1,0 mm et 1,6 mm (le plus répandu), répondant aux exigences d'installation de la plupart des équipements.

· Normes de test : Les cartes doivent passer des tests de continuité (test par sondage volant/test de nœuds), des tests de résistance d'isolation et des tests de soudabilité avant de quitter l'usine, afin de garantir que les performances électriques de base répondent aux normes.

Types courants

Classé selon le nombre de couches :

· Carte simple face : Un seul côté comporte des circuits, coût le plus bas, adapté aux circuits simples ;

· Carte double face : Les deux côtés comportent des circuits, interconnectés par des trous métallisés (vias), type principal de carte standard ;

· Carte multicouche (4 à 8 couches) : Comprend une circuiterie en couche interne, adapté aux circuits complexes, tout en restant dans la catégorie standard.

· Classé selon la structure : Tous sont des PCB rigides (les PCB flexibles étant des PCB spéciaux), ayant une forme fixe et ne pouvant pas être courbés.

Les PCB standard (principalement basés sur un substrat FR-4) sont devenus le type de carte de circuit le plus largement utilisé dans les appareils électroniques en raison de leurs caractéristiques fondamentales de standardisation, de polyvalence et de très bon rapport coût-efficacité. Leurs avantages spécifiques sont les suivants :

Avantage de coût ultime

· Coût de substrat faible : La plaque de verre époxy FR-4 est actuellement le substrat PCB ayant l'échelle de production de masse la plus importante. Le prix de la matière première n'est que le 1/10 à 1/50 de celui de substrats spéciaux tels que la céramique ou Rogers, et

l'approvisionnement est stable ;

· Coût de processus faible : Il utilise un processus de fabrication entièrement standardisé, sans besoin d'équipement spécial ou de procédés personnalisés, et le rendement de production de masse atteint 98 % ou plus, réduisant ainsi davantage le coût unitaire ;

· Faible coût d'approvisionnement : L'offre sur le marché est suffisante et les chaînes industrielles en amont et en aval sont matures (carte, transformation, tests).

Un prix unitaire bas peut être obtenu même pour des achats par petites et moyennes séries, ce qui le rend adapté aux produits sensibles au coût, tels que l'électronique grand public et les petits appareils électroménagers.

Système de normalisation mature

· Normalisation de la conception : En suivant des normes mondialement reconnues telles que IPC-2221 et UL, les concepteurs peuvent utiliser directement des bibliothèques de conception éprouvées sans avoir à les revérifier ;

· Normalisation des procédés : Des opérations de forage et de plaquage jusqu'au masquage de soudure et au moulage, tous les procédés bénéficient de normes industrielles claires, et les circuits imprimés standard produits par différents fabricants sont hautement compatibles ; ainsi, il n'est pas nécessaire

d'ajuster la conception lors d'un changement de fournisseur ;

· Normalisation des tests : Les processus de vérification tels que les tests de continuité, les tests d'isolation et les tests de soudabilité sont unifiés, et la qualité du produit peut être quantifiée et tracée, réduisant ainsi les risques liés à la qualité.

Grande polyvalence et adaptabilité

· Adaptabilité aux scénarios :

** Couvre plus de 90 % des appareils électroniques conventionnels, y compris l'électronique grand public (téléviseurs, routeurs), la commande industrielle (PLCs ordinaires), le matériel de bureau (imprimantes) et l'électronique automobile (systèmes de divertissement embarqués),

éliminant ainsi le besoin de personnalisation pour des scénarios spécifiques. **Compatibilité des composants :

** Prend en charge tous les composants emballés selon les formats conventionnels (montage en surface, montage traversant), s'adaptant aux procédés de soudure courants tels que THT et SMT, offrant une grande flexibilité de conception.

· Couverture des couches :

** Des cartes simples faces jusqu'aux cartes 8 couches, toutes entrent dans la catégorie standard des PCB, répondant aux besoins allant des circuits simples (cartes de contrôle de jouets) à des circuits complexes (cartes mères d'ordinateurs).

Performance de base stable

· Performances électriques fiables : Constante diélectrique stable (4,2~4,7@1GHz), tenue d'isolement conforme aux exigences des circuits basse/tension haute conventionnels (essai de tenue en tension alternative 2000 V), et pertes de transmission du signal négligeables dans les applications à basse fréquence (<2 GHz) ;

pertes négligeables dans les scénarios à basse fréquence (<2 GHz) ;

· Respecte les normes de performance mécanique : Dureté élevée et faible déformation, un circuit imprimé FR-4 d'une épaisseur de 1,6 mm peut supporter les contraintes d'installation classiques (fixation par vis, branchement/débranchement de connecteurs), répondant ainsi aux

exigences de support structurel de l'équipement ;

· Adaptabilité environnementale : Performance stable sur le long terme dans un environnement sec et à température normale (-20 °C ~ 85 °C), adapté aux conditions d'utilisation de la plupart des équipements électroniques intérieurs.

Approvisionnement et livraison pratiques

· Cycle de production court : Des processus standardisés éliminent le besoin de développement sur mesure, avec des délais de livraison pour les commandes de petite à moyenne série en seulement 3 à 5 jours, bien plus rapides que les circuits imprimés spécialisés (généralement 10 à 15 jours) ;

· Un large choix de fournisseurs : Des dizaines de milliers de fabricants de circuits imprimés standard dans le monde entier, allant des grandes usines aux petits ateliers, offrent un large champ de négociation aux acheteurs ;

· Un service après-vente et un entretien pratiques : Les circuits imprimés standard offrent des coûts faibles pour la détection des pannes et le remplacement, permettant au personnel de maintenance d'identifier rapidement les circuits et de remplacer les composants, réduisant ainsi l'indisponibilité des équipements

maintenance réduits.

Conception et production à faible seuil d'accès

Seuil de conception bas : les ingénieurs n'ont pas besoin de maîtriser les caractéristiques de substrats spéciaux (comme le procédé de frittage des céramiques ou la conception haute fréquence de Rogers) ; des connaissances ordinaires en génie électronique suffisent

terminer la conception. Faible seuil de production : les usines de petite et moyenne taille peuvent également atteindre une production de masse grâce à des équipements standardisés (machines de forage, machines d'exposition, lignes de gravure) sans équipement coûteux

investissement, réduisant ainsi davantage les coûts.