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 normy IPC, UL oraz inne normy. Na przykład FR-4 ma temperaturę przejścia szklistego (Tg) około 130~150℃, przewodność cieplną 0,3~0,5 W/(m・K) i 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).

Główna różnica między standardowymi a specjalnymi płytami PCB

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), sterowanie przemysłowe (standardowe sterowniki PLC), sprzęt biurowy (drukarki) oraz elektronikę samochodową (systemy rozrywki w pojazdach) eliminując potrzebę dostosowywania do pojedynczych scenariuszy.

· Kompatybilność komponentów:

Obsługuje wszystkie konwencjonalnie pakowane komponenty, dostosowując się do głównych procesów lutowania, takich jak THT i SMT, oferując wysoką elastyczność projektowania.

· Zakres warstw:

Od płytek jednostronnych po 8-warstwowe, wszystkie mieszczą się w standardowej kategorii PCB, spełniając potrzeby zarówno prostych, jak i złożonych obwodów.

Stabilne podstawowe właściwości

· Niezawodne właściwości elektryczne: Stała dielektryczna jest stabilna, wytrzymałość izolacji spełnia wymagania konwencjonalnych obwodów niskiego i wysokiego napięcia oraz transmisji sygnałów straty są pomijalne w warunkach niskich częstotliwości (<2 GHz);

· Spełnia standardy wydajności mechanicznej: Wysoka twardość i trudność odkształcenia – płyta FR-4 o grubości 1,6 mm wytrzymuje konwencjonalne obciążenia montażowe, 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: Znormalizowane procesy eliminują potrzebę indywidualnego opracowywania, cykle dostaw dla zamówień małych i średnich partii wynoszą zaledwie 3–5 dni, znacznie szybciej niż w przypadku specjalistycznych PCB;

· 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; wystarczająca jest ogólna wiedza z zakresu elektroniki ukończyć projekt. Niski próg produkcji: Zakłady małe i średnie mogą również osiągnąć masową produkcję przy użyciu standardowego wyposażenia bez konieczności inwestowania w zaawansowaną aparaturę dalszego obniżenia kosztów.