PCB standard

Il significato di PCB standard

PCB standard indicano generalmente schede a circuito stampato prodotte secondo specifiche di settore standardizzate, utilizzando processi consolidati e substrati convenzionali. Si tratta di un concetto relativo ai PCB speciali. Le loro caratteristiche principali sono l'elevata versatilità, i processi standardizzati e i costi controllabili. Soddisfano principalmente le esigenze fondamentali di connessione circuitale di scenari comuni come l'elettronica di consumo e il controllo industriale.

Standardizzazione del substrato

L'uso principale è rappresentato dal pannello in fibra di vetro con resina epossidica FR-4 (che rappresenta oltre il 90% dei PCB standard totali), mentre il pannello fenolico in carta (FR-1/FR-2) viene utilizzato in alcune applicazioni. Le prestazioni del substrato soddisfano gli standard generali dell'IPC (International Electron Industries Connection Association), UL e altri standard.

ad esempio, l'FR-4 ha una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di circa 130~150℃, conducibilità termica di 0,3~0,5 W/(m·K) e

costante dielettrica (Dk) di 4,2~4,7@1GHz. Offre prestazioni stabili e costo ridotto.

Standardizzazione del processo

Seguendo i processi di produzione di PCB universalmente accettati a livello globale (preparazione del materiale → foratura → placcatura in rame → elettroplaccatura → esposizione → incisione → mascheratura saldante → trattamento superficiale → stampaggio → collaudo), i parametri di lavorazione e

i requisiti di precisione sono tutti standardizzati all'interno del settore:

· Larghezza/interasse standard: ≥0,1 mm (4 mil);

· Diametro minimo del foro: ≥0,3 mm;

· Trattamento superficiale: Preferisce processi standardizzati come HASL (Laminazione ad Alta Velocità con Stagno), ENIG (Oro con Nickel Elettrolitico) e placcatura in oro-nichel;

· Numero di strati: Principalmente schede a singolo/doppio lato, schede multistrato (4~8 strati) rientrano comunque nella gamma standard (più di 12 strati sono generalmente classificate come PCB di fascia alta).

Generalizzazione degli scenari applicativi

È compatibile con circuiti convenzionali senza requisiti di prestazioni speciali, ad esempio:

· Elettronica per Consumo: Schede madri per TV, schede circuiti per router, schede di controllo per piccoli elettrodomestici;

· Controllo industriale: moduli PLC comuni, schede di controllo relè a bassa tensione;

· Attrezzature per ufficio: schede madri per stampanti, schede di controllo per fotocopiatrici;

· Elettronica automobilistica: schede PCB per sistemi di intrattenimento in-vehicle.

La differenza principale tra PCB standard e PCB speciali

Principali specifiche industriali per PCB standard

· Standard Internazionali: IPC-2221: Standard generale di progettazione per PCB rigidi;

· IPC-6012: Specifica di qualificazione e prestazioni per PCB rigidi;

· UL 94: Standard di ritardante di fiamma (i PCB standard devono soddisfare il rating V-0).

· Standard dimensioni: Le dimensioni comuni delle schede sono 1,2 m × 1 m, 1,2 m × 1,5 m, ecc., con spessori principalmente di 0,8 mm, 1,0 mm e 1,6 mm (il più diffuso), che soddisfano i requisiti di installazione della maggior parte delle apparecchiature.

· Standard di prova: Le PCB devono superare test di continuità (test a sonda volante/test della netlist), test di resistenza d'isolamento e test di saldabilità prima della spedizione, per garantire che le prestazioni elettriche di base siano conformi agli standard.

Tipi comuni

Classificazione in base al numero di strati:

· PCB a singolo lato: Solo un lato presenta circuiti, costo più basso, adatto per circuiti semplici;

· PCB a doppio lato: Entrambi i lati presentano circuiti, interconnessi tramite via, tipo principale di PCB standard;

· PCB multistrato (4-8 strati): Include circuiti dello strato interno, adatto per circuiti complessi, pur rimanendo nella categoria standard.

· Classificati per struttura: Tutti sono PCB rigidi (i PCB flessibili sono PCB speciali), con forma fissa e non possono essere piegati.

I PCB standard (principalmente basati sul substrato FR-4) sono diventati il tipo più diffuso di scheda circuitale nei dispositivi elettronici grazie alle loro caratteristiche fondamentali di standardizzazione, versatilità ed elevata convenienza economica. I vantaggi specifici sono i seguenti:

Vantaggio di costo finale

· Basso costo del substrato: La scheda in vetroresina con resina epossidica FR-4 è attualmente il substrato PCB con la scala di produzione di massa più ampia. Il prezzo della materia prima è solo 1/10 a 1/50 rispetto a substrati speciali come ceramica e Rogers, e

la fornitura è stabile;

· Basso costo di processo: Adotta un processo produttivo completamente standardizzato, senza necessità di attrezzature speciali o processi personalizzati, e il rendimento di produzione di massa raggiunge il 98% o più, riducendo ulteriormente il costo unitario;

· Costo di approvvigionamento ridotto: L'offerta sul mercato è sufficiente e le catene industriali a monte e a valle sono mature (schede, lavorazione, test).

È possibile ottenere un prezzo unitario basso anche per acquisti in lotti medi e piccoli, rendendolo adatto a prodotti sensibili ai costi come l'elettronica di consumo e i piccoli elettrodomestici.

Sistema di standardizzazione maturo

· Standardizzazione della progettazione: Seguendo standard riconosciuti a livello globale come IPC-2221 e UL, i progettisti possono utilizzare direttamente librerie di progettazione consolidate senza doverle verificare nuovamente;

· Standardizzazione dei processi: Dalla foratura e galvanizzazione alla mascheratura saldante e stampaggio, tutti i processi dispongono di chiari standard industriali, e le PCB standard prodotte da diversi fabbricanti sono altamente compatibili, pertanto non vi è

necessità di modificare la progettazione quando si cambia fornitore;

· Standardizzazione dei test: I processi di verifica, come il test di continuità, il test di isolamento e il test di saldabilità, sono unificati e la qualità del prodotto può essere quantificata e tracciata, riducendo i rischi legati alla qualità.

Ampia versatilità e adattabilità

· Adattabilità agli scenari:

** Copre oltre il 90% dei dispositivi elettronici convenzionali, inclusa l'elettronica di consumo (TV, router), il controllo industriale (PLC comuni), le apparecchiature per ufficio (stampanti) e l'elettronica automobilistica (sistemi di intrattenimento a bordo),

eliminando la necessità di personalizzazioni per singoli scenari. **Compatibilità dei componenti:**

** Supporta tutti i componenti confezionati in modo convenzionale (montaggio superficiale, attraverso foro), adattandosi ai principali processi di saldatura come THT e SMT, offrendo elevata flessibilità di progettazione.

· Copertura stratificata:

** Dalle schede a singolo lato fino a schede a 8 strati, tutte rientrano nella categoria standard di PCB, soddisfacendo le esigenze di circuiti semplici (schede di controllo per giocattoli) a circuiti complessi (schede madri per computer).

Prestazioni di base stabili

· Prestazioni elettriche affidabili: Costante dielettrica stabile (4,2~4,7@1GHz), resistenza d'isolamento conforme ai requisiti dei circuiti tradizionali a bassa/alta tensione (prova di resistenza a tensione alternata da 2000 V) e trasmissione del segnale

le perdite sono trascurabili in scenari a bassa frequenza (<2 GHz);

· Conformità agli standard di prestazione meccanica: Elevata durezza e non si deforma facilmente; la scheda PCB FR-4 spessa 1,6 mm resiste agli sforzi di installazione convenzionali (ad esempio fissaggio con viti e inserimento/smontaggio connettori), soddisfacendo

i requisiti di supporto strutturale dell'apparecchiatura;

· Adattabilità ambientale: Le prestazioni a lungo termine non si degradano in condizioni di temperatura normale (-20 ℃ ~ 85 ℃) e in ambiente asciutto, adatte alle condizioni d'uso della maggior parte delle apparecchiature elettroniche interne.

Approvvigionamento e consegna convenienti

· Ciclo di produzione breve: I processi standardizzati eliminano la necessità di sviluppo personalizzato, con cicli di consegna per ordini di piccole e medie quantità in soli 3-5 giorni, molto più rapidi rispetto alle PCB specializzate (tipicamente 10-15 giorni);

· Ampia selezione di fornitori: Decine di migliaia di produttori di PCB standard in tutto il mondo, che vanno da grandi fabbriche a piccoli laboratori, offrono ampio spazio di trattativa agli acquirenti;

· Servizio post-vendita e manutenzione comodi: Le PCB standard offrono costi ridotti per il rilevamento dei guasti e la sostituzione, consentendo al personale di manutenzione di identificare rapidamente i circuiti e sostituire i componenti, riducendo i tempi di fermo dell'equipaggiamento

costi di manutenzione.

Progettazione e produzione a bassa soglia d'ingresso

Basso livello di complessità progettuale: gli ingegneri non devono conoscere le caratteristiche di substrati speciali (come il processo di sinterizzazione delle ceramiche o la progettazione ad alta frequenza di Rogers); sono sufficienti conoscenze comuni di ingegneria elettronica

completare il progetto. Basso limite di produzione: fabbriche di piccole e medie dimensioni possono raggiungere la produzione di massa attraverso attrezzature standardizzate (trapani, macchine per esposizione, linee di incisione) senza un investimento elevato in apparecchiature

investimento, riducendo ulteriormente i costi.