Стандартна друкована плата

Значення стандартних друкованих плат

Стандартні друковані плати як правило, стосуються друкованих плат, виготовлених згідно з галузевими стандартними специфікаціями, із застосуванням відпрацьованих технологій та звичайних основ. Це поняття є відносним щодо спеціальних друкованих плат. Їхніми основними характеристиками є висока універсальність, стандартизовані процеси та контрольовані витрати. Вони задовольняють базові потреби у підключенні електричних кіл у типових сценаріях, таких як побутова електроніка та промислова автоматика.

Стандартизація основи

Основним матеріалом є склотекстоліт на основі епоксидної смоли FR-4 (понад 90% усіх стандартних друкованих плат), тоді як у окремих випадках використовується гетинакс (FR-1/FR-2). Властивості основи відповідають загальноприйнятим стандартам IPC (Міжнародна асоціація електронної промисловості), UL тощо. Наприклад, склотекстоліт FR-4 має температуру склування (Tg) близько 130~150 °C, теплопровідність 0,3~0,5 Вт/(м·К) стандартів IPC, UL та інших стандартів. Наприклад, FR-4 має температуру склування (Tg) близько 130~150 °C, теплопровідність 0,3~0,5 Вт/(м·К) і та діелектричну проникність (Dk) 4,2~4,7@1 ГГц. Має стабільні характеристики та низьку вартість.

Стандартизація процесу

Згідно з загальноприйнятими у світі процесами виробництва друкованих плат (підготовка матеріалу → свердління → металізація міддю → електролітичне покриття → експонування → травлення → нанесення паяльної маски → поверхнева обробка → формування → тестування), параметри обробки та вимоги до точності є стандартизованими в межах галузі:

· Стандартна ширина лінії/відстань між лініями: ≥0,1 мм (4 mil);

· Мінімальний діаметр отвору: ≥0,3 мм;

· Поверхнева обробка: Надається перевага стандартизованим процесам, таким як HASL (гаряче луження), ENIG (хімічне нанесення нікелю та золота) та гальванічне нікелювання-золотіння;

· Кількість шарів: Переважно односторонні/двосторонні плати, багатошарові плати (4–8 шарів) також входять до стандартного діапазону (понад 12 шарів найчастіше класифікуються як високопродуктивні друковані плати).

Основна відмінність між звичайними та спеціальними друкованими платами

Поширені типи

Класифікація за кількістю шарів:

· Одностороння друкована плата: Лише одна сторона має електричні ланцюги, найнижча вартість, підходить для простих схем;

· Двостороння друкована плата: Обидві сторони мають електричні ланцюги, взаємозв'язок забезпечується через перехідні отвори, є основним типом стандартної друкованої плати;

· Багатошарова друкована плата (4–8 шарів): Містить внутрішній шар електричних ланцюгів, підходить для складних схем, все ще належить до стандартної категорії.

· Класифікація за конструкцією: Усі є жорсткими друкованими платами (гнучкі друковані плати — це спеціальні друковані плати), мають фіксовану форму і не можуть згинатися.

Стандартні друковані плати (переважно на основі матеріалу FR-4) стали найпоширенішим типом друкованих плат у електронних пристроях завдяки таким ключовим характеристикам, як стандартизація, універсальність і висока вартісна ефективність. Їх конкретні переваги такі:

Остаткова вигода у вартості

· Низька вартість основи: Склотекстоліт із епоксидною смолою FR-4 є на сьогодні друкованою платою з найбільшим обсягом масового виробництва. Вартість сировини становить лише 1/10–1/50 від вартості спеціальних матеріалів, таких як кераміка чи Rogers, і постачання стабільне;

· Низька вартість виробництва: Використовується повністю стандартизований виробничий процес, без необхідності спеціального обладнання або індивідуальних технологій, рівень придатності при масовому виробництві досягає 98% або більше, що додатково знижує собівартість одиниці продукції;

· Низька вартість закупівлі: Ринкова пропозиція достатня, а промислові ланцюги зверху та знизу досить розвинені (дошки, обробка, тестування).

Навіть при закупівлі середніх і малих партій можна отримати низьку ціну за одиницю, що робить матеріал придатним для продуктів, чутливих до вартості, таких як побутова електроніка та невеликі побутові прилади.

Зріла система стандартизації

· Стандартизація проектування: Дотримуючись загальновизнаних міжнародних стандартів, таких як IPC-2221 та UL, конструктори можуть безпосередньо використовувати готові бібліотеки проектів без необхідності повторного підтвердження;

· Стандартизація процесів: Від свердління та гальванопокриття до нанесення паяльної маски та формування — усі процеси мають чіткі галузеві стандарти; стандартні друковані плати, виготовлені різними виробниками, високо сумісні, тому немає необхідності змінювати конструкцію при зміні постачальника;

· Стандартизація тестування: Процеси перевірки, такі як тестування цілісності, тестування ізоляції та тестування припоювання, уніфіковані, а якість продукту може бути кількісно визначена та відстежена, що зменшує ризики якості.

Широкий діапазон універсальності та адаптивності

· Адаптивність до сценаріїв:

Покриває понад 90% традиційних електронних пристроїв, включаючи споживчу електроніку (телевізори, роутери), промисловий контроль (звичайні ПЛК), офійне обладнання (принтери) та автомобільну електроніку (системи розваг у салоні) усунення необхідності налаштування для окремих сценаріїв.

· Сумісність компонентів:

Підтримує всі традиційні корпуси компонентів, адаптується до поширених процесів паяння, таких як THT і SMT, забезпечуючи високу гнучкість проектування.

· Кількість шарів:

Від односторонніх плат до 8-шарових — усі входять до стандартної категорії PCB, задовольняючи потреби від простих до складних схем.

Стабільна базова продуктивність

· Надійна електрична продуктивність: Стабільна діелектрична проникність, міцність ізоляції відповідає вимогам традиційних низьковольтних/високовольтних кіл та передачі сигналів нехтовно малі у сценаріях низьких частот (<2 ГГц);

· Відповідність стандартам механічної міцності: Висока твердість і стійкість до деформації: плата FR-4 товщиною 1,6 мм витримує звичайні монтажні навантаження, що відповідає вимоги до конструкційної підтримки обладнання;

· Адаптація до умов довкілля: Довгострокова продуктивність не погіршується за нормальної температури (-20℃~85℃) та в сухому середовищі, підходить для умов експлуатації більшості внутрішніх електронних пристроїв.

Зручний ланцюг постачання та доставка

· Короткий виробничий цикл: Стандартизовані процеси усувають необхідність спеціального розроблення, терміни поставки для замовлень малої та середньої партії становлять лише 3–5 днів, що значно швидше, ніж у спеціалізованих PCB;

· Широкий вибір постачальників: Десятки тисяч стандартних виробників друкованих плат по всьому світу — від великих заводів до малих майстерень — забезпечують простір для переговорів покупцям;

· Зручний сервісний обслуговування та технічне обслуговування: Стандартні друковані плати мають низькі витрати на виявлення несправностей і заміну, що дозволяє персоналу з обслуговування швидко виявляти несправні схеми та замінювати компоненти, зменшуючи простої обладнання витрат на обслуговування.

Низький бар'єр у проектуванні та виробництві

Низький поріг проектування: інженери не повинні володіти знаннями щодо особливостей спеціальних основ; достатньо звичайних знань з електроніки завершити проектування. Низький поріг виробництва: середні та малі підприємства можуть досягти масового виробництва за допомогою стандартизованого обладнання без великих капіталовкладень інвестиції, що далі знижує вартість.