Standaard PCB

De betekenis van standaard PCB's

Standaard PCB's verwijzen over het algemeen naar printplaten die vervaardigd zijn op basis van industriestandaard specificaties, met behulp van uitgekristalliseerde processen en conventionele substraatmaterialen. Ze vormen een begrip dat in verhouding staat tot speciale PCB's. Hun kernkenmerken zijn hoge veelzijdigheid, genormaliseerde processen en controleerbare kosten. Ze dienen voornamelijk de basisbehoeften aan circuitaansluitingen in gangbare toepassingen zoals consumentenelektronica en industriële besturingen.

Substraatnormalisatie

De mainstream gebruikt FR-4 epoxyhars glasvezelplaat (verantwoordelijk voor meer dan 90% van de totale standaard PCB's), terwijl fenolische papierplaat (FR-1/FR-2) wordt gebruikt in enkele toepassingen. De substraatprestaties voldoen aan de algemene

normen van IPC (International Electron Industries Connection Association), UL en andere normen. Bijvoorbeeld, FR-4 heeft een glastovertietemperatuur (Tg) van ongeveer 130~150℃, thermische geleidbaarheid van 0,3~0,5 W/(m·K) en

diëlektrische constante (Dk) van 4,2~4,7@1GHz. Het heeft stabiele prestaties en lage kosten.

Processtandaardisatie

Volgens wereldwijd aanvaarde PCB-productieprocessen (materiaalvoorbereiding → boren → koperplateren → elektrolytisch plateren → belichten → etsen → soldeermasker → oppervlaktebehandeling → vormen → testen), zijn verwerkingsparameters en

precisie-eisen binnen de industrie allemaal genormaliseerd:

· Standaard lijnbreedte/afstand: ≥0,1 mm (4 mil);

· Minimale gatdiameter: ≥0,3 mm;

· Oppervlaktebehandeling: Verkiest genormaliseerde processen zoals HASL (High-Speed Iron Lamination), ENIG (Engineering Injection Gold) en nikkel-goud plateren;

· Aantal lagen: Voornamelijk enkel-/dubbelzijdige platen, meerlagige platen (4~8 lagen) vallen ook binnen het standaardbereik (meer dan 12 lagen worden meestal geclassificeerd als high-end PCB's).

Generalisatie van toepassingsscenario's

Het is compatibel met conventionele circuits zonder speciale prestatie-eisen, zoals:

· Consumentenelektronica: TV-moederborden, router printplaten, besturingsplaten voor kleine huishoudelijke apparaten;

· Industriële besturing: gewone PLC-modules, besturingsplaten voor laagspanningsrelais;

· Kantoorapparatuur: printer moederborden, kopieerapparaat besturingsplaten;

· Autotronica: printplaten voor in-vehicle entertainment systemen.

Het kernverschil tussen standaard printplaten en speciale printplaten

Belangrijkste sectornormen voor standaard PCB's

· Internationale normen: IPC-2221: Algemene ontwerpnorm voor stijve PCB's;

· IPC-6012: Kwalificatie- en prestatienormen voor stijve PCB's;

· UL 94: Vlamvertragendheidsnorm (standaard PCB's moeten voldoen aan de V-0-classificatie).

· Formaatnormen: Veelvoorkomende plaatmaten zijn 1,2 m × 1 m, 1,2 m × 1,5 m, enz., met diktes voornamelijk van 0,8 mm, 1,0 mm en 1,6 mm (meest gangbaar), waarmee aan de installatie-eisen van de meeste apparatuur wordt voldaan.

· Testnormen: PCB's moeten continuïteitstests (vliegende sonde-test/netlist-test), isolatieweerstandstests en soldeertests doorstaan voordat ze de fabriek verlaten, om te garanderen dat de basis elektrische prestaties voldoen aan de normen.

Gemeenschappelijke typen

Geclassificeerd op aantal lagen:

· Enkellaagse PCB: Alleen één zijde heeft bedrading, laagste kosten, geschikt voor eenvoudige schakelingen;

· Dubbellaagse PCB: Beide zijden hebben bedrading, onderling verbonden via via's, het meest gangbare type standaard PCB;

· Meerlagige PCB (4-8 lagen): Bevat interne laag elektronica, geschikt voor complexe circuits, nog steeds binnen de standaardcategorie.

· Geclassificeerd op basis van structuur: Het betreft allemaal stijve PCB's (flexibele PCB's zijn speciale PCB's), met een vaste vorm die niet kan buigen.

Standaard PCB's (voornamelijk gebaseerd op FR-4-substraat) zijn inmiddels het meest gebruikte type printplaat in elektronische apparaten, dankzij hun kernkenmerken van standaardisatie, veelzijdigheid en hoge kostenefficiëntie. Hun specifieke voordelen zijn als volgt:

Uiteindelijke kostenvoordeel

· Lage substraatkosten: FR-4-epoxyhars glasvezelplaat is momenteel het PCB-substraat met de grootste massaproductie. De grondstofprijs is slechts 1/10 tot 1/50 van die van speciale substraten zoals keramiek en Rogers, en

de levering is stabiel;

· Lage productiekosten: Het hanteert een volledig genormaliseerd productieproces, zonder behoefte aan speciale apparatuur of aangepaste processen, en de opbrengst bij massaproductie is 98% of meer, waardoor de stukprijs verder daalt;

· Lage inkoopkosten: De marktvoorziening is voldoende en de industriële ketens van hoge- en lage-afnemers zijn gerijpt (plaat, bewerking, testen).

Zelfs bij kleine en middelgrote partijinkopen kan een lage stukprijs worden bereikt, waardoor het geschikt is voor kostgevoelige producten zoals consumentenelektronica en kleine huishoudapparaten.

Gerijpt normalisatiesysteem

· Ontwerpnormalisatie: Op basis van wereldwijd erkende normen zoals IPC-2221 en UL kunnen ontwerpers direct gebruikmaken van beproefde ontwerpbibliotheken zonder opnieuw te hoeven valideren;

· Procesnormalisatie: Van boren en galvaniseren tot soldermaskeren en formen, alle processen hebben duidelijke sectornormen, en standaard PCB's die door verschillende fabrikanten worden geproduceerd, zijn sterk compatibel, zodat er geen

moet het ontwerp aanpassen bij wisselende leveranciers;

· Teststandaardisatie: Verificatieprocessen zoals continuïteitstesten, isolatietesten en soldeereigenschappen worden geharmoniseerd, waardoor productkwaliteit kwantificeerbaar en traceerbaar is, wat kwaliteitsrisico's vermindert.

Groot scala aan veelzijdigheid en aanpasbaarheid

· Scenario-aanpasbaarheid:

** Bestrijkt meer dan 90% van de conventionele elektronische apparaten, inclusief consumentenelektronica (TV's, routers), industriële besturing (standaard PLC's), kantoormateriaal (printers) en auto-elektronica (in-vehicle entertainment systemen),

waardoor geen aanpassing nodig is voor afzonderlijke scenario's. **Componentcompatibiliteit:**

** Ondersteunt alle conventioneel verpakte componenten (surface mount, through-hole), aangepast aan gangbare soldeertechnieken zoals THT en SMT, en biedt hoge ontwerpvrijheid.

· Lagenbestrijking:

** Van enkellaagse tot 8-laagse printplaten, vallen allemaal onder de standaard PCB-categorie, en voldoen aan de behoeften van zowel eenvoudige (speelgoedbesturingsplaten) als complexe schakelingen (moederborden van computers).

Stabiele basisprestaties

· Betrouwbare elektrische prestaties: Stabiele diëlektrische constante (4,2~4,7@1GHz), isolatiesterkte voldoet aan de eisen van conventionele laag-/hoogspanningscircuits (AC 2000V spanningsbestendigheidstest), en signaaloverdracht

verlies is verwaarloosbaar in laagfrequente (<2GHz) toepassingen;

· Voldoet aan mechanische prestatienormen: Hoge hardheid en niet gemakkelijk vervormbaar; de 1,6 mm dikke FR-4 printplaat kan conventionele montagebelasting weerstaan (zoals bevestiging met schroeven en het aansluiten/loskoppelen van connectoren), en voldoet

aan de structurele ondersteuningsvereisten van de apparatuur;

· Milieuaanpassingsvermogen: De prestaties nemen op lange termijn niet af bij normale temperaturen (-20℃~85℃) en in droge omgeving, geschikt voor gebruiksomstandigheden van de meeste elektronische apparatuur voor binnen.

Conventionele toelevering en levering

· Korte productiecyclus: Gestandaardiseerde processen elimineren de noodzaak voor maatwerk, met levertijden voor kleine tot middelgrote series in slechts 3-5 dagen, aanzienlijk sneller dan gespecialiseerde PCB's (meestal 10-15 dagen);

· Grote keuze aan leveranciers: Tienduizenden standaard PCB-fabrikanten wereldwijd, variërend van grote fabrieken tot kleine werkplaatsen, bieden voldoende ruimte voor onderhandelingen voor kopers;

· Conventionele nazorg en onderhoud: Standaard PCB's zijn goedkoop in kosten voor foutdetectie en vervanging, waardoor onderhoudspersoneel snel circuits kan identificeren en componenten kan vervangen, wat de stilstand van apparatuur vermindert

onderhoudskosten.

Ontwerp en productie met lage drempel

Laag ontwerpdrempel: Ingenieurs hoeven niet de kenmerken van speciale substraten te beheersen (zoals het sinterproces van keramiek of het hoogfrequente ontwerp van Rogers); gewone kennis van elektronische engineering is voldoende

voltooi het ontwerp. Lage productiedrempel: kleine en middelgrote fabrieken kunnen ook massaproductie realiseren via genormaliseerde apparatuur (boormachines, belichtingsmachines, etslijnen) zonder hoge investeringen in apparatuur

investering, wat de kosten verder verlaagt.