Standardowa płyta PCB

Znaczenie standardowych płytek PCB

Standardowe płytki PCB zazwyczaj odnoszą się do płytek drukowanych produkowanych zgodnie ze standardowymi specyfikacjami branżowymi, przy użyciu dojrzałych procesów i konwencjonalnych podłoży. Są one pojęciem odniesienia w stosunku do specjalistycznych płytek PCB. Ich podstawowymi cechami są duża uniwersalność, ujednolicone procesy produkcyjne oraz kontrolowane koszty. Służą przede wszystkim zaspokajaniu podstawowych potrzeb związanych z połączeniami elektrycznymi w typowych zastosowaniach, takich jak elektronika użytkowa i sterowanie przemysłowe.

Standardyzacja podłoży

Głównym materiałem jest płytka szklana z żywicą epoksydową FR-4 (stanowiąca ponad 90% wszystkich standardowych płytek PCB), podczas gdy płytka fenolowa z papieru (FR-1/FR-2) jest stosowana w nielicznych zastosowaniach. Właściwości podłoża spełniają ogólne normy IPC (Międzynarodowego Stowarzyszenia Branż Elektronicznych), UL oraz inne. Na przykład FR-4 charakteryzuje się temperaturą szklenia (Tg) około 130~150℃, przewodnością cieplną 0,3~0,5 W/(m·K) oraz

stałą dielektryczną (Dk) w zakresie 4,2~4,7@1GHz. Posiada stabilne parametry eksploatacyjne i niski koszt.

stałą dielektryczną (Dk) w zakresie 4,2~4,7@1GHz. Posiada stabilne parametry eksploatacyjne i niski koszt.

Standaryzacja procesu

Zgodnie z powszechnie przyjętymi na całym świecie procesami produkcji płytek PCB (przygotowanie materiału → wiercenie → pokrywanie miedzią → galwanizacja → ekspozycja → trawienie → maska lutownicza → obróbka powierzchni → formowanie → testowanie), parametry przetwarzania i

wymagania dotyczące dokładności są ujednolicone w branży:

· Standardowa szerokość linii/odstęp: ≥0,1 mm (4 mil);

· Minimalny średnica otworu: ≥0,3 mm;

· Obróbka powierzchni: Preferowane są ujednolicone procesy, takie jak HASL (High-Speed Iron Lamination), ENIG (Engineering Injection Gold) oraz powlekanie niklem i złotem;

· Liczba warstw: Głównie płytki jedno- i dwustronne, płytki wielowarstwowe (4–8 warstw) również mieszczą się w standardowym zakresie (powyżej 12 warstw zaliczane są głównie do wysokiej klasy PCB).

Uogólnienie scenariuszy zastosowania

Jest kompatybilny ze standardowymi obwodami bez specjalnych wymagań dotyczących wydajności, takimi jak:

· Elektronika użytkowa: Płyty główne telewizorów, płyty obwodów routerów, płyty sterownicze małych urządzeń domowych;

· Automatyka przemysłowa: zwykłe moduły PLC, płyty sterowania przekaźnikami niskiego napięcia;

· Sprzęt biurowy: płyty główne drukarek, płyty sterownicze kserokopiarek;

· Elektronika samochodowa: płyty PCB systemów rozrywki pokładowej.

Główna różnica między standardowymi a specjalnymi płytami PCB

Kluczowe specyfikacje branżowe dla standardowych płytek PCB

· międzynarodowe standardy: IPC-2221: Ogólna norma projektowania dla sztywnych płytek PCB;

· IPC-6012: Specyfikacje kwalifikacyjne i użytkowe dla sztywnych płytek PCB;

· UL 94: Norma odporności na zapłonienie (standardowe płytki PCB muszą spełniać klasę V-0).

· Standardy wymiarów: Typowe rozmiary płytek to 1,2 m × 1,0 m, 1,2 m × 1,5 m itp., grubości głównie 0,8 mm, 1,0 mm oraz 1,6 mm (najbardziej powszechne), spełniające wymagania montażowe większości urządzeń.

· Normy testów: Płytki PCB muszą przejść testy ciągłości (test latającego sondy/test netlist), testy rezystancji izolacji oraz testy lutowności przed opuszczeniem fabryki, aby zapewnić, że podstawowe parametry elektryczne spełniają normy.

Powszechne typy

Podzielone według liczby warstw:

· Jednostronna płytka PCB: Tylko jedna strona ma obwody, najniższy koszt, odpowiednia dla prostych obwodów;

· Dwustronna płytka PCB: Obie strony mają obwody, połączone za pomocą przelotek, płytki PCB typu mainstream;

· Wielowarstwowa płytka PCB (4-8 warstw): Zawiera wewnętrzne warstwy obwodów, odpowiednia dla złożonych obwodów, nadal w kategorii standardowej.

· Podzielone według struktury: Wszystkie są sztywnymi płytkami PCB (elastyczne PCB to specjalne płytki), mają stały kształt i nie mogą być gięte.

Standardowe płytki PCB (głównie oparte na podłożu FR-4) stały się najpowszechniej stosowanym typem płytek drukowanych w urządzeniach elektronicznych dzięki swoim podstawowym cechom: standaryzacji, uniwersalności i wysokiej opłacalności. Ich konkretne zalety są następujące:

Ostateczna przewaga kosztowa

· Niski koszt podłoża: Płyta z epoksydową żywicy szklanej FR-4 jest obecnie podłożem PCB o największej skali produkcji masowej. Cena surowca wynosi zaledwie 1/10 do 1/50 ceny specjalnych podłoży, takich jak ceramika czy Rogers, a

dostawa jest stabilna;

· Niski koszt procesu: Zastosowanie w pełni standaryzowanego procesu produkcyjnego, bez konieczności używania specjalistycznego sprzętu lub niestandardowych procesów, a wydajność produkcji masowej wynosi 98% lub więcej, co dalszym stopniu obniża koszt jednostkowy;

· Niski koszt zakupu: Dostawa na rynku jest wystarczająca, a łańcuchy przemysłowe w górę i w dół strumienia są dojrzałe (plyta, obróbka, testowanie).

Niską cenę jednostkową można uzyskać nawet przy zakupach małych i średnich partii, co czyni ją odpowiednią dla produktów wrażliwych na koszty, takich jak elektronika użytkowa i małe urządzenia domowe.

Dojrzały system standaryzacji

· Standaryzacja projektowania: Projektanci mogą korzystać bezpośrednio z dojrzałych bibliotek projektowych bez konieczności ponownej weryfikacji, przestrzegając globalnie uznanych standardów, takich jak IPC-2221 i UL;

· Standaryzacja procesu: Od wiercenia i galwanizacji po nanoszenie lakieru utwardzanego UV i formowanie, wszystkie procesy mają jasno określone normy branżowe, a standardowe płytki PCB produkowane przez różnych producentów są wysoce kompatybilne, dzięki czemu nie ma

potrzeby dostosowywania projektu podczas zmiany dostawcy;

· Standaryzacja testowania: Procesy weryfikacji, takie jak test ciągłości, test izolacji i test lutowalności, są ujednolicone, a jakość produktu może być mierzona i śledzona, co zmniejsza ryzyko jakościowe.

Szeroki zakres uniwersalności i adaptowalności

· Dostosowanie do scenariuszy:

** Obejmuje ponad 90% konwencjonalnych urządzeń elektronicznych, w tym elektronikę użytkową (telewizory, routery), automatykę przemysłową (zwykłe sterowniki PLC), sprzęt biurowy (drukarki) oraz elektronikę samochodową (systemy rozrywki pokładowej),

eliminując konieczność dostosowywania do pojedynczych scenariuszy. **Zgodność komponentów:

** Obsługuje wszystkie konwencjonalnie pakowane komponenty (SMD, przelotowe), dostosowując się do głównych procesów lutowania, takich jak THT i SMT, oferując dużą elastyczność projektowania.

· Zakres warstw:

** Od płytek jednostronnych do 8-warstwowych, wszystkie należą do standardowej kategorii PCB, spełniając potrzeby zarówno prostych obwodów (płytki sterujące zabawek), jak i złożonych (płyty główne komputerów).

Stabilne podstawowe właściwości

· Niezawodne właściwości elektryczne: Stała przenikalność dielektryczna (4,2–4,7@1GHz), wytrzymałość izolacji spełnia wymagania konwencjonalnych obwodów niskiego i wysokiego napięcia (test wytrzymałości napięciem przemiennym 2000 V), oraz transmisja sygnału

straty są pomijalne w warunkach niskich częstotliwości (<2 GHz);

· Spełnia standardy wydajności mechanicznej: Wysoka twardość i trudność odkształcania, płyta PCB o grubości 1,6 mm z tworzywa FR-4 wytrzymuje typowe obciążenia montażowe (takie jak mocowanie śrubami oraz podłączanie i odłączanie złącz), spełniając

wymagania dotyczące podparcia konstrukcyjnego urządzeń;

· Przystosowanie do warunków środowiskowych: Długotrwała wydajność nie ulega degradacji w normalnych temperaturach (-20℃~85℃) oraz w suchym środowisku, co czyni ją odpowiednią do warunków pracy większości elektronicznych urządzeń wnętrzowych.

Dogodny łańcuch dostaw i terminowość dostaw

· Krótki cykl produkcji: Standardowe procesy eliminują potrzebę niestandardowego opracowywania, a cykle dostaw dla zamówień małych i średnich partii trwają zaledwie 3–5 dni, znacznie szybciej niż w przypadku specjalistycznych płyt PCB (zwykle 10–15 dni);

· Szeroki wybór dostawców: Dziesiątki tysięcy standardowych producentów płytek PCB na całym świecie, od dużych fabryk po małe warsztaty, zapewniają szerokie pole do negocjacji dla nabywców;

· Dogodna obsługa i konserwacja posprzedażowa: Standardowe płytki PCB charakteryzują się niskimi kosztami wykrywania usterek i wymiany, co pozwala personelowi technicznemu szybko identyfikować obwody i wymieniać komponenty, skracając przestoje urządzeń

koszty utrzymania.

Projektowanie i produkcja o niskim progu wejścia

Niski próg projektowania: inżynierowie nie muszą znać cech specjalnych podłoży (takich jak proces spiekania ceramiki lub projektowanie wysokoczęstotliwościowe firmy Rogers); wystarczająca jest podstawowa wiedza z zakresu elektroniki, aby

wykonać projekt. Niski próg produkcji: zakłady średnie i małe mogą również osiągnąć produkcję seryjną za pomocą standardowego wyposażenia (wiertarki, eksponenci, linie trawienia), bez konieczności ponoszenia dużych nakładów inwestycyjnych na sprzęt, co dodatkowo przyczynia się do obniżenia kosztów.

dalszego obniżenia kosztów.