PCB standard

Semnificația PCB-urilor standard

PCB-uri standard se referă în general la plăcile de circuit imprimat fabricate conform specificațiilor standard din industrie, utilizând procese maturizate și suporturi convenționale. Ele reprezintă un concept opus PCB-urilor speciale. Caracteristicile lor principale sunt versatilitatea ridicată, procesele standardizate și costurile controlabile. Ele satisfac în principal nevoile de bază de conectare a circuitelor în scenarii comune precum electronica de consum și controlul industrial.

Standardizarea suportului

Utilizarea dominantă este placa de sticlă epoxidică FR-4 (reprezentând peste 90% din totalul PCB-urilor standard), în timp ce placa fenolică din hârtie (FR-1/FR-2) este utilizată în câteva aplicații. Performanțele suportului respectă standardele generale ale IPC (Asociația Internațională a Industriilor Electronice), UL și alte standarde.

de exemplu, FR-4 are o temperatură de tranziție vitreoasă (Tg) de aproximativ 130~150℃, conductivitate termică de 0,3~0,5 W/(m・K) și

constantă dielectrică (Dk) de 4,2~4,7@1GHz. Are performanță stabilă și costuri reduse.

Standardizare proces

Urmând procesele globale acceptate de fabricare a PCB-urilor (pregătirea materialelor → găurire → placare cu cupru → electroplacare → expunere → gravare → mască de lipit → tratament de suprafață → modelare → testare), parametrii de procesare și

cerințele de precizie sunt toate standardizate în cadrul industriei:

· Lățime/spațiere standard: ≥0,1 mm (4 mil);

· Diametru minim al găurii: ≥0,3 mm;

· Tratamentul suprafeței: Preferă procese standardizate precum HASL (laminare cu fier de înaltă viteză), ENIG (aur injectat prin electroplacare) și placarea cu nichel-aur;

· Numărul de straturi: În principal plăci monocolor/bilaterale, plăcile multistrat (4~8 straturi) se află tot în limitele standardului (peste 12 straturi sunt în mare parte clasificate ca PCB-uri premium).

Generalizarea scenariilor de aplicare

Este compatibilă cu circuitele obișnuite care nu au cerințe speciale de performanță, cum ar fi:

· Electronice de consum: Plăci de bază pentru televizoare, plăci de circuit pentru rutere, plăci de control pentru aparate electrice mici;

· Control industrial: module PLC obișnuite, plăci de comandă pentru relee de joasă tensiune;

· Echipamente de birou: plăci de bază pentru imprimante, plăci de control pentru copiatoare;

· Electronice auto: plăci PCB pentru sisteme de divertisment în vehicule.

Diferența principală între PCB-urile standard și PCB-urile speciale

Specificații cheie ale industriei pentru PCB-uri standard

· Standarde internaționale: IPC-2221: Standard general de proiectare pentru PCB-uri rigide;

· IPC-6012: Specificații de calificare și performanță pentru PCB-uri rigide;

· UL 94: Standardul de rezistență la foc (PCB-urile standard trebuie să îndeplinească ratingul V-0).

· Standarde de dimensiuni: Dimensiunile uzuale ale plăcilor sunt 1,2 m × 1 m, 1,2 m × 1,5 m etc., cu grosimi în principal de 0,8 mm, 1,0 mm și 1,6 mm (cel mai răspândit), corespunzătoare cerințelor de instalare ale majorității echipamentelor.

· Standarde de testare: PCB-urile trebuie să treacă teste de continuitate (test flying probe/test netlist), teste de rezistență la izolație și teste de lipire înainte de livrare, pentru a garanta că performanța electrică de bază respectă standardele.

Tipuri comune

Clasificate după numărul de straturi:

· PCB monociclu: Doar o parte are circuite, costul cel mai scăzut, potrivit pentru circuite simple;

· PCB cu dublu strat: Ambele fețe au circuite, interconectate prin intermediul viilor; tipul predominant de PCB standard;

· PCB multistrat (4-8 straturi): Include circuite interioare, potrivit pentru circuite complexe, tot rămânând în categoria standard.

· Clasificare după structură: Toate sunt PCB-uri rigide (PCB-urile flexibile sunt PCB-uri speciale), cu formă fixă și care nu pot fi îndoite.

PCB-urile standard (în principal pe bază de suport FR-4) au devenit tipul cel mai răspândit de placă de circuit în dispozitivele electronice datorită caracteristicilor lor principale de standardizare, versatilitate și eficiență ridicată a costurilor. Avantajele lor specifice sunt următoarele:

Avantaj maxim al costului

· Cost scăzut al suportului: Placa din fibră de sticlă cu rășină epoxidică FR-4 este în prezent suportul de PCB cu cea mai mare scară de producție în masă. Prețul materiei prime este doar de 1/10 până la 1/50 din cel al suporturilor speciale, cum ar fi ceramicul sau Rogers, și

oferta este stabilă;

· Costuri reduse de proces: Adoptă un proces de fabricație complet standardizat, fără nevoia de echipamente speciale sau procese personalizate, iar randamentul producției de serie este de 98% sau mai mare, ceea ce reduce în continuare costul unitar;

· Costuri reduse de aprovizionare: Oferta de pe piață este suficientă, iar lanțurile industriale din amonte și aval sunt mature (placă, prelucrare, testare).

Se poate obține un preț unitar scăzut chiar și pentru achiziții în cantități mici și medii, ceea ce o face potrivită pentru produse sensibile la cost, cum ar fi electronicele de consum și aparatele electrocasnice mici.

Sistem matur de standardizare

· Standardizarea proiectării: Urmărind standarde recunoscute la nivel global, cum ar fi IPC-2221 și UL, proiectanții pot utiliza direct biblioteci de proiectare mature, fără a fi nevoie de re-verificare;

· Standardizarea procesului: De la găurire și electroplacare până la mascarea sudurii și modelare, toate procesele au standarde industriale clare, iar PCB-urile standard produse de diferiți fabricanți sunt foarte compatibile, astfel încât nu este necesar

să se ajusteze designul atunci când se schimbă furnizorii;

· Standardizare testare: Procesele de verificare, cum ar fi testarea de continuitate, testarea de izolație și testarea de sudabilitate, sunt unificate, iar calitatea produsului poate fi cuantificată și urmărită, reducând riscurile legate de calitate.

Gamă largă de versatilitate și adaptabilitate

· Adaptabilitate la scenarii:

** Acoperă peste 90% dintre dispozitivele electronice convenționale, inclusiv electronice de consum (televizoare, rutere), control industrial (PLC-uri obișnuite), echipamente de birou (imprimante) și electronică auto (sisteme de divertisment în vehicule),

eliminând necesitatea personalizării pentru scenarii individuale. **Compatibilitate componente:**

** Suportă toate componentele ambalate convențional (montare pe suprafață, prin găuri), adaptându-se la procesele principale de lipire precum THT și SMT, oferind o mare flexibilitate în proiectare.

· Acoperire strat:

** De la plăci cu o singură față până la plăci cu 8 straturi, toate se încadrează în categoria standard de PCB, satisfăcând cerințele pentru circuite simple (plăci de comandă pentru jucării) până la circuite complexe (plăci de bază pentru calculatoare).

Performanță stabilă de bază

· Performanță electrică fiabilă: Constantă dielectrică stabilă (4,2~4,7@1GHz), rezistența de izolație corespunde cerințelor circuitelor convenționale de joasă și înaltă tensiune (test de rezistență la tensiune alternativă de 2000V), iar pierderile de semnal sunt neglijabile în scenarii de frecvență joasă (<2GHz);

pierderi neglijabile în scenarii de frecvență joasă (<2GHz);

· Corespunde standardelor de performanță mecanică: Duritate mare și nu se deformează ușor, o placă FR-4 de 1,6 mm grosime poate suporta solicitări convenționale de montaj (precum fixarea cu șuruburi și conectarea/deconectarea conectorilor), corespunzând

cerințelor de susținere structurală ale echipamentului;

· Adaptabilitate la mediu: Performanța pe termen lung nu se degradează în condiții normale de temperatură (-20℃~85℃) și în medii uscate, fiind potrivit pentru condițiile de utilizare ale majorității echipamentelor electronice interioare.

Lanț de aprovizionare și livrare convenabil

· Ciclu scurt de producție: Procesele standardizate elimină necesitatea dezvoltării personalizate, cu cicluri de livrare pentru comenzi în cantități mici și medii în doar 3-5 zile, mult mai rapid decât pentru PCB-urile speciale (în mod tipic 10-15 zile);

· O gamă largă de furnizori: Zeci de mii de producători standard de PCB din întreaga lume, de la fabrici mari la ateliere mici, oferă un spațiu amplu pentru negociere cumpărătorilor;

· Service și întreținere convenabilă: PCB-urile standard oferă costuri reduse pentru detectarea defecțiunilor și înlocuirea acestora, permițând personalului de întreținere să identifice rapid circuitele și să înlocuiască componentele, reducând astfel timpul de staționare al echipamentelor

costurile de întreținere.

Proiectare și producție cu barieră redusă

Prag scăzut de proiectare: Inginerii nu trebuie să stăpânească caracteristicile substraturilor speciale (cum ar fi procesul de sinterizare al ceramicii sau proiectarea de înaltă frecvență Rogers); este suficientă cunoașterea electronică obișnuită pentru a

finaliza proiectarea. Prag scăzut de producție: Uzinele mici și mijlocii pot realiza totuși producția de serie prin echipamente standardizate (mașini de găurit, mașini de expunere, linii de gravare) fără investiții mari în echipamente,

reducând astfel costurile.