แผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐาน

ความหมายของแผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐาน (Standard PCBs)

PCB มาตรฐาน ทั่วไปหมายถึงแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตตามข้อกำหนดมาตรฐานอุตสาหกรรม โดยใช้กระบวนการที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและวัสดุพื้นฐานแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นแนวคิดที่อยู่ตรงข้ามกับ PCB พิเศษ ลักษณะหลักของ PCB มาตรฐานคือ มีความยืดหยุ่นสูง กระบวนการเป็นไปตามมาตรฐาน และต้นทุนสามารถควบคุมได้ ซึ่งตอบสนองความต้องการพื้นฐานในการเชื่อมต่อวงจรในสถานการณ์ทั่วไป เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และระบบควบคุมอุตสาหกรรม

การมาตรฐานวัสดุพื้นฐาน

การใช้งานทั่วไปนิยมใช้แผ่นไฟเบอร์กลาสเรซินอีพ็อกซี่ FR-4 (คิดเป็นมากกว่า 90% ของแผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐานทั้งหมด) ในขณะที่ใช้แผ่นกระดาษฟีนอลิก (FR-1/FR-2) ในบางแอปพลิเคชันเท่านั้น คุณสมบัติของวัสดุพื้นฐานเป็นไปตามมาตรฐานทั่วไปของ

iPC (สมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์นานาชาติ), UL และมาตรฐานอื่นๆ ตัวอย่างเช่น FR-4 มีอุณหภูมิเปลี่ยนแก้ว (Tg) ประมาณ 130~150℃ การนำความร้อนได้ 0.3~0.5 W/(m・K) และ

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (Dk) ที่ 4.2~4.7@1GHz มีสมรรถนะที่เสถียรและต้นทุนต่ำ

มาตรฐานกระบวนการ

ปฏิบัติตามกระบวนการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ที่ได้รับการยอมรับในระดับโลก (เตรียมวัสดุ → เจาะรู → ชุบทองแดง → ชุบไฟฟ้า → สัมผัสแสง → กัดกร่อน → สารกันเชื่อม → การเคลือบผิว → ขึ้นรูป → ทดสอบ) พารามิเตอร์การประมวลผลและ

ข้อกำหนดด้านความแม่นยำล้วนได้รับการมาตรฐานภายในอุตสาหกรรมแล้ว:

· ความกว้าง/ระยะห่างของเส้นมาตรฐาน: ≥0.1mm (4mil);

· เส้นผ่านศูนย์กลางรูขั้นต่ำ: ≥0.3mm;

· การเคลือบผิว: ต้องการกระบวนการที่ได้รับการมาตรฐาน เช่น HASL (High-Speed Iron Lamination), ENIG (Engineering Injection Gold) และการชุบนิกเกิล-ทองคำ;

· จำนวนชั้น: ส่วนใหญ่เป็นแผ่นวงจรสายไฟด้านเดียวหรือสองด้าน รวมถึงแผ่นหลายชั้น (4~8 ชั้น) ซึ่งยังอยู่ในช่วงมาตรฐาน (แผ่นมากกว่า 12 ชั้น มักจัดอยู่ในประเภท PCB ระดับสูง)

การทั่วไปของสถานการณ์การใช้งาน

เข้ากันได้กับวงจรทั่วไปที่ไม่มีข้อกำหนดพิเศษด้านประสิทธิภาพ เช่น:

· อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค: เมนบอร์ดทีวี, บอร์ดวงจรอุปกรณ์เราเตอร์, บอร์ดควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก;

· การควบคุมอุตสาหกรรม: โมดูล PLC ทั่วไป, บอร์ดควบคุมรีเลย์แรงดันต่ำ;

· อุปกรณ์สำนักงาน: เมนบอร์ดเครื่องพิมพ์, บอร์ดควบคุมเครื่องถ่ายเอกสาร;

· อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์: แผงวงจรพีซีบีสำหรับระบบความบันเทิงในรถ

ความแตกต่างหลักระหว่างพีซีบีทั่วไปกับพีซีบีพิเศษ

ข้อกำหนดอุตสาหกรรมหลักสำหรับพีซีบีมาตรฐาน

· มาตรฐานสากล: IPC-2221: มาตรฐานการออกแบบทั่วไปสำหรับพีซีบีแบบแข็ง;

· IPC-6012: ข้อกำหนดคุณสมบัติและประสิทธิภาพสำหรับพีซีบีแบบแข็ง;

· UL 94: มาตรฐานวัสดุทนไฟ (PCB มาตรฐานต้องผ่านการจัดอันดับระดับ V-0)

· มาตรฐานขนาด: ขนาดบอร์ดทั่วไปคือ 1.2m×1m, 1.2m×1.5m เป็นต้น โดยความหนาส่วนใหญ่อยู่ที่ 0.8mm, 1.0mm และ 1.6mm (นิยมมากที่สุด) เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดการติดตั้งของอุปกรณ์ส่วนใหญ่

· มาตรฐานการทดสอบ: PCB ต้องผ่านการทดสอบความต่อเนื่อง (การทดสอบแบบฟลายอิงพรอบ/การทดสอบเน็ตลิสต์) การทดสอบความต้านทานการรั่ว และการทดสอบความสามารถในการบัดกรี ก่อนออกจากโรงงาน เพื่อให้มั่นใจว่าสมรรถนะทางไฟฟ้าพื้นฐานเป็นไปตามมาตรฐาน

ประเภททั่วไป

จำแนกตามจำนวนชั้น:

· PCB แบบด้านเดียว: มีวงจรเพียงด้านเดียว ต้นทุนต่ำที่สุด เหมาะสำหรับวงจรง่ายๆ

· PCB แบบสองด้าน: มีวงจรทั้งสองด้าน เชื่อมต่อกันผ่านวายอา (via) เป็นประเภทหลักของ PCB มาตรฐาน

· แผงวงจรพิมพ์หลายชั้น (4-8 ชั้น): รวมถึงวงจรชั้นใน เหมาะสำหรับวงจรที่ซับซ้อน แต่ยังอยู่ในประเภทมาตรฐาน

· จัดตามโครงสร้าง: ทั้งหมดเป็นแผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง (แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นเป็นแผงชนิดพิเศษ) มีรูปร่างคงที่และไม่สามารถดัดโค้งได้

แผงวงจรพิมพ์มาตรฐาน (ส่วนใหญ่ใช้สารตั้งต้น FR-4) ได้กลายเป็นประเภทของแผงวงจรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากคุณลักษณะหลักคือ มาตรฐาน ความหลากหลายในการใช้งาน และต้นทุนที่คุ้มค่าสูง ข้อได้เปรียบเฉพาะเจาะจงมีดังนี้:

ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนสูงสุด

· ต้นทุนสารตั้งต่ำ: แผ่นไฟเบอร์กลาสเรซินอีพอกซี FR-4 เป็นสารตั้งต้นของแผงวงจรพิมพ์ที่ผลิตในปริมาณมากที่สุดในปัจจุบัน ราคาวัตถุดิบเพียง 1/10 ถึง 1/50 เมื่อเทียบกับสารตั้งต้นพิเศษ เช่น เซรามิก หรือโรเจอร์ส และ

การจัดหายังคงมีเสถียรภาพ;

· ต้นทุนกระบวนการต่ำ: ใช้กระบวนการผลิตที่ได้รับการมาตรฐานอย่างสมบูรณ์ โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษหรือกระบวนการที่ออกแบบเฉพาะ และมีอัตราผลผลิตในการผลิตจำนวนมากสูงถึง 98% หรือมากกว่า ช่วยลดต้นทุนต่อหน่วยเพิ่มเติมได้

· ต้นทุนการจัดซื้อต่ำ: มีปริมาณการจัดหามากเพียงพอ และห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งต้นน้ำและปลายน้ำมีความพร้อมสมบูรณ์ (แผ่นวงจร กระบวนการผลิต การทดสอบ)

สามารถได้ราคาต่อหน่วยที่ต่ำแม้จะสั่งซื้อเป็นจำนวนมากขนาดกลางและเล็ก ทำให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์ที่ต้องควบคุมต้นทุน เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านขนาดเล็ก

ระบบการมาตรฐานที่มีความพร้อมสมบูรณ์

· การออกแบบที่ได้รับการมาตรฐาน: ปฏิบัติตามมาตรฐานสากลที่ได้รับการยอมรับทั่วโลก เช่น IPC-2221 และ UL นักออกแบบสามารถใช้คลังการออกแบบที่มีอยู่แล้วโดยไม่ต้องตรวจสอบซ้ำ

· กระบวนการผลิตที่ได้รับการมาตรฐาน: ตั้งแต่ขั้นตอนการเจาะ การชุบโลหะ ไปจนถึงการเคลือบสารกันเชื่อมและการขึ้นรูป ทุกกระบวนการมีมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ชัดเจน ทำให้แผ่น PCB มาตรฐานที่ผลิตโดยผู้ผลิตต่างๆ มีความเข้ากันได้สูง จึงไม่มีปัญหา

จำเป็นต้องปรับการออกแบบเมื่อมีการเปลี่ยนผู้จัดจำหน่าย

· การมาตรฐานการทดสอบ: กระบวนการตรวจสอบ เช่น การทดสอบความต่อเนื่อง การทดสอบฉนวน และการทดสอบความสามารถในการบัดกรี จะถูกทำให้เป็นหนึ่งเดียว ส่งผลให้คุณภาพผลิตภัณฑ์สามารถวัดค่าและติดตามได้ ลดความเสี่ยงด้านคุณภาพ

มีความหลากหลายและการปรับตัวที่กว้างขวาง

· การปรับตัวตามสถานการณ์:

** ครอบคลุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมมากกว่า 90% รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค (โทรทัศน์, รูเตอร์), การควบคุมอุตสาหกรรม (PLC ทั่วไป), อุปกรณ์สำนักงาน (เครื่องพิมพ์) และอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ (ระบบความบันเทิงในรถ)

ช่วยให้ไม่จำเป็นต้องออกแบบเฉพาะสำหรับแต่ละสถานการณ์ **ความเข้ากันได้ของชิ้นส่วน:

** รองรับชิ้นส่วนบรรจุภัณฑ์ทุกประเภทแบบดั้งเดิม (ชนิดติดบนผิวและชนิดเจาะรู) เข้ากันได้กับกระบวนการบัดกรีหลักๆ เช่น THT และ SMT มอบความยืดหยุ่นสูงในการออกแบบ

· การครอบคลุมชั้น:

** จากบอร์ดด้านเดียวถึงบอร์ด 8 ชั้น ทั้งหมดจัดอยู่ในหมวดหมู่ PCB มาตรฐาน ซึ่งตอบสนองความต้องการตั้งแต่วงจรเรียบง่าย (บอร์ดควบคุมของเล่น) ไปจนถึงวงจรซับซ้อน (เมนบอร์ดคอมพิวเตอร์)

ประสิทธิภาพพื้นฐานมีเสถียรภาพ

· ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเชื่อถือได้: ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกมีเสถียรภาพ (4.2~4.7@1GHz) ความแข็งแรงในการเป็นฉนวนไฟฟ้าเป็นไปตามข้อกำหนดของวงจรไฟฟ้าแรงต่ำ/แรงสูงทั่วไป (ทดสอบทนต่อแรงดันไฟฟ้า AC 2000V) และการส่งสัญญาณ

การสูญเสียสัญญาณต่ำมากในสภาพการใช้งานความถี่ต่ำ (<2GHz);

· เป็นไปตามมาตรฐานประสิทธิภาพทางกล: มีความแข็งแรงสูงและไม่เปลี่ยนรูปง่าย บอร์ด FR-4 หนา 1.6 มม. สามารถทนต่อแรงเครียดจากการติดตั้งทั่วไป (เช่น การยึดด้วยสกรูและการเสียบหรือถอดขั้วต่อ) จึงสามารถตอบสนอง

ข้อกำหนดด้านการรองรับโครงสร้างของอุปกรณ์;

· ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม: ประสิทธิภาพไม่ลดลงเมื่อใช้งานต่อเนื่องในสภาวะอุณหภูมิปกติ (-20℃~85℃) และสภาพแวดล้อมที่แห้ง ทำให้เหมาะสมกับเงื่อนไขการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในอาคารส่วนใหญ่

ห่วงโซ่อุปทานและการจัดส่งที่สะดวก

· รอบการผลิตสั้น: ขั้นตอนที่ได้มาตรฐานช่วยตัดความจำเป็นในการพัฒนาแบบเฉพาะเจาะจง โดยรอบการจัดส่งสำหรับคำสั่งซื้อขนาดเล็กถึงขนาดกลางใช้เพียง 3-5 วัน เร็วกว่าแผ่นวงจรพิมพ์ชนิดพิเศษ (โดยทั่วไปใช้เวลา 10-15 วัน) อย่างมาก

· มีผู้จัดจำหน่ายให้เลือกหลากหลาย: มีผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐานทั่วโลกหลายหมื่นราย ตั้งแต่โรงงานขนาดใหญ่ไปจนถึงร้านงานฝีมือขนาดเล็ก ทำให้ผู้ซื้อมีพื้นที่ในการต่อรองราคาอย่างกว้างขวาง

· บริการหลังการขายและการบำรุงรักษาที่สะดวก: แผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐานมีค่าใช้จ่ายต่ำในการตรวจสอบข้อผิดพลาดและการเปลี่ยนชิ้นส่วน ช่วยให้เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสามารถระบุวงจรและเปลี่ยนชิ้นส่วนได้อย่างรวดเร็ว ลดระยะเวลาการหยุดทำงานของอุปกรณ์

ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา

การออกแบบและกระบวนการผลิตที่มีอุปสรรคน้อย

เกณฑ์การออกแบบต่ำ: วิศวกรไม่จำเป็นต้องเข้าใจลักษณะเฉพาะของวัสดุพิเศษ (เช่น กระบวนการเผาเซรามิก หรือการออกแบบความถี่สูงของโรเจอร์ส) เพียงแค่มีความรู้ทางวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปก็เพียงพอแล้ว

ออกแบบให้สมบูรณ์ ขีดจำกัดการผลิตต่ำ: โรงงานขนาดเล็กและกลางก็สามารถผลิตจำนวนมากได้ผ่านอุปกรณ์มาตรฐาน (เครื่องเจาะ เครื่องเปิดรับแสง สายกัดกร่อน) โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีต้นทุนสูง

การลงทุน ช่วยลดต้นทุนเพิ่มเติม