تفاوت IPC2 با IPC3

به عنوان سازندگان مدار چاپی (PCB)، طراحان بسیاری از ما درباره تفاوت بین IPC Class 2 و Class 3 و دیگر استاندارد ipc سؤال می‌پرسند. در حالی که Class 1 نیز وجود دارد، ما به ندرت بردهایی را تولید می‌کنیم که در این دسته قرار دارند. بردهای Class 1 عموماً به بردهای الکترونیکی عمومی با عمر محدود و عملکرد ساده اختصاص داده می‌شوند، مانند بردهای استفاده شده در کنترل‌های از راه دور. بردهای Class 2 برای محصولات الکترونیکی خاصی طراحیشده‌اند که برای اهداف خاصی به کار می‌روند، مانند تلویزیون، کامپیوتر و سیستم‌های HVAC. از طرفی، بردهای Class 3 باید برای تحمل کمترین خطاها و برای مقاومت در شرایط سخت و محیط‌های غیرمعمولی طراحی شوند و همچنین در ساعات پیک و روزهای پرکاربردی عملکرد بالایی داشته باشند.

جان پری، مدیر استانداردها و فناوری بردهای چاپی در IPC، توضیح داد: “Class 3 شامل محصولاتی است که در ساعات پیک نیاز به عملکرد بالا یا نیاز به عملکرد در شرایط و محیط‌های خاصی دارند، و هر گونه خطا در آنها تحمل‌ناپذیر است.”

بردهای Class 1 : محصولات الکترونیکی عمومی

بردهای Class 1 به دستگاه‌های الکترونیکی عمومی با عمر محدود و عملکرد ساده اختصاص داده می‌شوند. این دسته شامل بیشتر محصولات روزمره است. بردهای Class 1 به انواع مختلفی از خطاهای ظاهری برای مشاهده مجاز هستند، تا زمانی که عملکرد برد را تحت تأثیر نگذارند. در این نوع بردها، پایداری محصول عامل حیاتی نیست و معمولاً به منظور راحتی تولید می‌شوند. مثال‌هایی از استفاده این بردها شامل چراغ‌های LED و اسباب بازی‌های کودکان هستند. این بردها ارزانترین بردهایی هستند که در صنعت PCB تولید می‌شوند، اما عمر محدودی دارند.

بردهای Class 2: محصولات خدمات الکترونیکی خاص

بردهای Class 2 پایداری بالاتر و عمر بیشتری دارند. آنها استانداردهای سختگیرانه‌تری را نسبت به Class 1 دنبال می‌کنند، اما به خطاهای ظاهری کمتری اجازه می‌دهند. در اینجا، خدمات بدون وقفه مطلوب است، اما حیاتی نیست. محصولات Class 2 با شرایط محیطی سخت مواجه نمی‌شوند.با این حال، انتظار می‌رود که برد به طور پیوسته اجرا شود، اما عملکرد آن حیاتی نیست. بردهای Class 2 در لپ تاپ‌ها، تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها، تجهیزات ارتباطی و غیره استفاده می‌شوند.

بردهای Class 3: محصولات الکترونیکی با عملکرد بالا

بردهای Class 3 باید خدمات بدون انقطاع را حتی در شرایط عملیاتی سخت فراهم کنند. در این دستگاه‌ها هیچ خطا قابل قبول نیست و تحمل خطاهای کمتری دارند. برای این نوع بردها، تحمل شرایط سخت و محیط‌های غیرمعمولی، همچنین محصولاتی باید در ساعات پیک و در هر لحظه ای که نیاز به عملکرد بالا دارند، بدون هیچ انقطاعی عمل کنند. برای تضمین این موارد، بر روی این بردها سطح بازرسی و آزمایش بسیار بالاست. این بردها بسیار پایدار هستند و در حوزه‌های نظامی و پزشکی برای دستیابی به عملکرد بالا استفاده می‌شوند.

• اضافه کردنه IPC-6012ES : این استاندارد مربوط به بردهای Class 3 است که در صنایع فضایی و نظامی هواپیماها استفاده می‌شوند. این استاندارد الزامات PCB را برای تحمل لرزش، آزمایش زمینی و چرخه حرارتی تعریف می‌کند. به علاوه، در آزمایش پذیرش، تغییراتی در عوامل مانند معیارهای پذیرش، اندازه نمونه و فرکانس آزمایش اعمال می‌شود.
• اضافه کردنه IPC-6012EM : سیستم بهداشتی از دستگاه‌های جراحی، دستگاه‌های X-ray، تشعشعات و دستگاه‌های التراسونوگرافی استفاده می‌کند. خرابی در این سیستم‌ها می‌تواند مستقیماً به زندگی بیمار آسیب برساند.

بردهای استاندارد و انبوه تولید شده

بردهای اتصالات با چگالی بالا که در دستگاه های جراحی بدن انسان استفاده می شوند. این برای ویژگی های کوچک مانند عرض و فاصله تراشه های زیر 60 میکرون (2.3 میلی متر) و ساختارهای ویا زیر 100 میکرون (4 میلی متر) طراحی شده است.

افزودنی IPC-6012EA : این مستندات، نقشه ها و الزامات خاص را به IPC-6012E موجود برای بردهای استفاده شده در صنعت خودرو ارائه می دهد. این افزودنی به لرزش و چرخه حرارتی محیط خودرو پرداخته است. این افودنی مشخصات زیر را تعیین می کند:

• پد های بالابریده شده
• حذف دی الکتریک (مانند ویکینگ)
• دقت در ویژگی های الگو
• ضخامت ماسک لحیم
• تمیزی
• پارامترهای تست پایداری

قبول انواع سفارش مونتاژ برد الکترونیکی، برای کسب اطلاعات بیشتر روی لینک کلیک کنید.

بزرگترین تفاوت بین تمام این کلاس ها در درجه بازرسی است. آن تعریف می کند که عیوب مجاز در هنگام تولید بردها چگونه هستند. IPC همچنین بیان می کند که برد خام تولید شده (قبل از مونتاژ و تست) باستاندارد مشخص شده کلاس خود را باید داشته باشد. به عبارت دیگر، یک برد خام کلاس 2 حتی پس از یک فرآیند مونتاژ و تست کامل به کلاس 3 تبدیل نمی شود.

بزرگترین تفاوت بین تمام این کلاس ها در درجه بازرسی است. آن تعریف می کند که عیوب مجاز در هنگام تولید بردها چگونه هستند. IPC همچنین بیان می کند که برد خام تولید شده (قبل از مونتاژ و تست) باستاندارد مشخص شده کلاس خود را باید داشته باشد. به عبارت دیگر، یک برد خام کلاس 2 حتی پس از یک فرآیند مونتاژ و تست کامل به کلاس 3 تبدیل نمی شود.

در مونتاژ بردها، تفاوت‌های اصلی بین کلاس 2 و کلاس 3 در قرارگیری قطعات سطحی، الزامات پاکیزگی بر اساس آلاینده‌های باقی‌مانده روی مونتاژ‌ها، ضخامت پلیتینگ در سوراخ‌های پلیت‌شده و روی سطح PCB ها قرار دارد.

در مونتاژ، قطعات سطحی ممکن است کمی خارج از پد قرار گیرند. این نوع نقص به دلیل تأثیری بر عملکرد برقی و مکانیکی معمولاً برای بردهای کلاس 2 مهم نیست. اما کلاس 3 هیچ گونه نقص را قبول نمی‌کند و این نوع اشتباه مونتاژممکن است باعث شکست برد در بررسی شود.

اتصالات لحیم برای بردهای کلاس 3 نباید دارای هرگونه خال، ترک یا نقص باشد. با این حال، نقص‌های دیداری کوچک در کلاس 2 مجاز هستند.

میزان پر شدن بشکه مورد نیاز برای سرپوش‌های از طریق سوراخ، 50٪ برای کلاس 2 و 75٪ برای کلاس 3 است. به دلیل حساسیت پیست برای رسیدن به سوراخ‌های کوچک پلیت شده، پیشنهاد سی‌را برای طراحی PTH، 15 میل بیشتر از قطر سرپوش باشد. به این ترتیب، 7.5 میلیمتر در هر سمت دارید که باعث می‌شود پیست به راحتی بتواند بشکه را پر کند.

مطلب مرتبط : بررسی روش ها و فرایند تست الکتریکال PCB، برای مشاهده بیشتر روی لینک کلیک کنید.

SMT تکنولوژی نصب روی سطح

تفاوت‌های بین کلاس 2 و کلاس 3 در تولید PCB چیست؟

حلقه آنولار و خروجی داربست

یکی دیگر از عواملی که در آن کلاس‌های IPC از هم متمایزند، خروجی داربست‌ها است. تفاوت‌ها در زیر شرح داده شده است:

• برای کلاس 2، خروجی 90 درجه مجاز است، به شرط حفظ فاصله کمینه جانبی. کلاس 3 هیچ حلقه آنولار بلند شده یا شکسته‌ای را قبول نمی‌کند.
  
  
• برای کلاس 2، اتصال رسانا نمی‌تواند بیش از 20٪ از حداقل عرض رسانه مشخص شده در نقشه مهندسی را کاهش دهد. اتصال رسانا هرگز نباید کمتر از 2 میل یا حداقل عرض خط باشد، هر کدام کوچکتر باشد.
• برای کلاس 3، حلقه آنولار داخلی حداقل نباید کمتر از 1 میل باشد. حلقه آنولار خارجی نباید کمتر از 2 میل باشد. این از داخل بشکه PTH تا لند پد اندازه گیری می‌شود و ممکن است به دلیل نواقصی مانند چاله‌ها، خراش‌ها، سوراخ‌های کوچک و خمیدگی‌ها در مناطق منزوی، حداکثر 20٪ کاهش حلقه آنولار حداقلی داشته باشد.
  

تفاوتی بین حلقه آنولار طراحی شده و حلقه آنولار واقعی یا تولیدی وجود دارد. این به دلیل جابجایی مواد در طول فرایند تولید است. برای رفع نیازهای کلاس 3، شرکت Sierra Circuits از دستگاه‌های Pluritec برای کشف جابجایی مواد، نرم‌افزار برای تغییر موقعیت دقیق حفره‌ها و حفره‌کاری بصری برای قرار دادن دقیق حفره‌ها استفاده می‌کند.

معیارهای پذیرش حلقه حلقوی IPC

برای رعایت قوانین طراحی حلقه‌های آنولار، برای کسب پذیرش در کلاس ۲ و کلاس ۳، جداول زیر که توسط Altium منتشر شده‌اند را دنبال کنید. جدول اول نیازمندی‌های حلقه آنولار برای سوراخ‌های نیمه‌مکانیکی، نابینا و خفیف بر روی مس ۱/۲ اونس را نشان می‌دهد:

مته IPC کلاس 2 و قطر پد برای 5/1 اونس مس:

مته IPC کلاس 3 و قطر پد برای 5/1 اونس مس:

مته و قطر پد IPC کلاس 2 برای ضخامت های مختلف مس:

مته و قطر پد IPC کلاس 2 برای ضخامت های مختلف مس:

هنگام تصمیم‌گیری در مورد اندازه پد ویا، باید نوع ویا، تعداد لایه، عرض خط و هزینه تولید را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، اگر عرض خط بزرگی دارید، انتخاب اندازه پد بزرگ بسیار مهم است، بدون در نظر گرفتن اندازه ویا. یکی دیگر از عوامل مهم، گردش دریل CNC است. این اتفاق هنگامی رخ می‌دهد که دریل نمی‌تواند به مرکز پد برسد. این باعث کاهش حلقه آنولار یا شکست حلقه می‌شود. بنابراین، انتخاب اندازه پد مناسب بسیار مهم است. فرمول زیر برای محاسبه‌ی اندازه پد با استفاده از استانداردهای IPC-6012 و IPC-2221 استفاده می‌شود:

اندازه پد = قطر سوراخ تمام شده + 2 (حداقل سایز حلقه آنولار) + اجازه تولید

اجازه تولید بیشتر به گردش دریل CNC بستگی دارد. طبق IPC-2221، کلاس C بالاترین درجه با حداکثر محدوده ۸ میلی‌متر است. علاوه بر این، اندازه حلقه آنولار برای لایه‌های داخلی و خارجی متفاوت است. برای لایه‌های داخلی، این از لبه سوراخ حفره‌ای اندازه گیری می‌شود. در نتیجه، برای لایه‌های خارجی از لبه پوششدیواری اندازه گیری می‌شود. بنابراین، مقادیر بسته به ضخامت پوشش متفاوت هستند.

برای بردهای کلاس ۳، حداقل سایز حلقه آنولار به شرح زیر است:

• لایه‌های داخلی: حداقل ۱ میلی‌متر
• لایه‌های خارجی: حداقل ۲ میلی‌متر

به عنوان مثال، برای یک ویا با قطر ۱۲ میلی‌متر در یک برد کلاس ۳، اندازه سوراخ تمام شده ۱۰ میلی‌متر خواهد بود (ضخامت پوشش ۲ میلی‌متر).

اندازه پد (لایه خارجی) = ۱۰ + ۲ (۲) + ۸ = ۲۲اندازه پد (لایه داخلی) = ۱۲ + ۲ (۱) + ۸ = ۲۲

به طور مشابه، برای کلاس‌های ۱ و ۲، حداقل اندازه حلقه آنولار برای لایه‌های داخلی می‌تواند صفر باشد. برای لایه‌های خارجی، باید ضخامت پوشش ویا (۱ میلی‌متر) را در نظر بگیریم.

این یکی از روش‌های ایمن برای محاسبه اندازه‌ی پد است که با استفاده از مشخصات کلاس IPC رعایت می‌کند. این روش باعث کاهش شکست حلقه و افزایش قابلیت اطمینان می‌شود. حلقه‌های آنولار در بردهای کلاس ۳نیاز به استحکام مکانیکی دارند تا در شرایط سخت محیطی به تنش حرارتی مقاومت کنند. این محاسبه برای حداقل سایز حلقه آنولار با توجه به IPC است. با این حال، براساس نیاز طراحی خود، می‌توانید اندازه سایز حلقه آنولار را به حداکثر اندازه ممکن افزایش دهید.

همچنین، برای بردهای کلاس ۳، به اضافه کردن تیرپیچ به پدهای ویا نیاز است. اضافه کردن تیرپیچ به شما این امکان را می‌دهد که خطوط نازکتری را داشته باشید بدون کاهش اندازه ویا. همچنین، ریسک جدیدی از جدا شدن سوراخ از رسانا را کاهش می‌دهد.

ویژگی‌ها:

• محاسبات بر اساس IPC-2152 است.
• شامل محاسبه‌ی افزایش دما بالای دمای محیط، عرض خط و ظرفیت جریان حداکثر خط است.
• ارزیابی مقاومت خط، کاهش ولتاژ و اتلاف توان را انجام می‌دهد.

نیازهای عایق برد:

 حداقل عایق برای کلاس ۲ و کلاس ۳ ۳٫۵ میلی‌متر است. این برای اطمینان از اینکه برد دارای استحکام مکانیکی کافی برای مقاومت در برابر تنش بدون تغییر شکل است.

نیازهای پوشش‌دهی سوراخ برد:

بردهای کلاس ۳ به سوراخ‌های برشی در مس اجازه خالی نمی‌دهند. در Circuitnet، پل رید، برنامه‌ریزی کننده در PWB Interconnect Solutions، گفت: “حفره مسی نقطه ای است که پوشش مس در داخل سوراخ از بین رفته و مواد عایقی سوراخ حفر شده را فاش می‌کند. کلاس ۲ به یک حفره در هر ۵٪ از سوراخ‌ها اجازه می‌دهد. کلاس ۳ به حفره‌ای اجازه نمی‌دهد.” نیاز به ضخامت پوشش برای کلاس ۲ ۰٫۸ میلی‌متر در مقابل ۱ میلی‌متر برای کلاس ۳ است.

این تنها چندین نیازی هستند که بین کلاس ۲ و کلاس ۳ متفاوت هستند. همانطور که همیشه پیشنهاد می‌دهیم، بهترین راهنمایی که می‌توانیم به شما بدهیم، رعایت استانداردهای IPC برای طراحی PCB شماست و با تولید کننده PCB متخصص همکاری کنید که با نیازهای کلاس مورد نظر شما آشنا باشد. همچنین، بررسی دقیق و آزمایش طراحی خود را برای اطمینان از اینکه تمامی استانداردها و نیازهای مورد نیاز برای برنامه کاربردی مورد نظر شما را برآورده می‌کند، بسیار مهم است. باانجام این کارها، می‌توانید از قابلیت اعتماد و عملکرد PCB خود اطمینان حاصل کنید.

سند IPC نیز به حداقل نیازهای پوشش برای پوشش سطحی و سوراخی (هول پلیتینگ) زیر را تعریف می‌کند:

• ویای‌های دفن شده بیش از ۲ لایه، سوراخ‌های عبوری و ویای‌های کور
• میکرو ویا: کور و دفن شده
• هسته‌های دفن شده: ۲ لایه

پوشش معمولاً به صورت میانگین در هر طرف سوراخ اندازه گیری می‌شود. برجستگی الیاف شیشه در پوشش سوراخ ممکن است باعث تشکیل ترک شود. هنگاممحاسبه میانگین پوشش سوراخ، پوشش ضخیم یا نازک مجزا در نظر گرفته نمی‌شود.

مته و قطر پد IPC کلاس 2 برای ضخامت های مختلف مس:

برای اطمینان از سلامت برد، بررسی‌های بصری و اشعه ایکس همیشه کافی نیستند. برای اطمینان از اینکه سازنده PCB شما نیازهای شما را برآورده کرده است، از تحلیل مقطعی خواستار شوید. این روش نابودکننده بهترین راه برای تأیید ساختار داخلی برد شماست، که اکثرا با استفاده از میکروسکوپ انجام می شود. این آزمون می‌تواند برای بررسی جوش‌های خالی، ترک‌ها، پر شدن سوراخ عبوری، و غیره استفاده شود.

روش کلی برای انجام تحلیل مقطعی عبارت است از:

• انتخاب نمونه PCBاز یک تولید عملیاتی.
• جداسازی مناطق حساس و برش عمود بر صفحه برای نمایش مقطع.
• نصب آن روی دارنده مقطع مناسب با استفاده از چسب مناسب.
• نمونه را با کاغذ سنگزنی صاف کنید.
• با استفاده از میکروسکوپ، مقطع را برای خطاها بررسی کنید.
• تحلیل را با نیازهای کلاس ۳ IPC مقایسه کنید.
• عکس های دیجیتالی از خطاهای شناسایی شده (با بزرگنمایی ۱۰۰ برابر) را ذخیره کنید.

کلاس 2 و کلاس 3

در Sierra Circuits، ما برای هر برد مدار چاپی که در هر مرحله از فرآیند ساخت تولید می‌شود، تحلیل مقطعی را انجام می‌دهیم. ما برای بررسی عایق، حک شدن پلاسما، ضخامت ماسک جوش، مس و پوشش و غیره اقدام به بررسی می‌کنیم. و اگر نیازهای مشتری را برآورده نکنیم، برد را رد می‌کنیم و برد دیگری تولید می‌کنیم. اگر نیاز به گزارش دارید، می‌توانید یک تحلیل مقطعی نهایی درخواست کنید. ما یک سند با تمامی آزمایش‌های انجام شده و نتایج آن‌ها راارسال خواهیم کرد. گزارش تحلیل مقطعی میکروسکوپی شبیه به این است:

بعد از استفاده نهایی از محصول، درجه بازرسی یکی از عواملی است که باید در نظر داشته باشید و با توجه به آن، باید تصمیم بگیرید PCB شما در کدام دسته قرار می‌گیرد. به یاد داشته باشید که بازرسی یکی از عواملی است که تأثیر زیادی بر روی نوع محصول دارد. هنگامی که به این فکر می‌کنید، تولید یک برد مدار چاپی و نصب تمامی قطعات، مواد و لحیم‌کاری‌های لازم برای نگهداری از قطعات به همراه آن نهایتاً یک کار آسان نیست. با توجه به اینکه برد شما در کدام کلاس قرار دارد، نیازهای بازرسی متفاوت خواهد داشت. در اینجا، سند IPC به عنوان یک راهنمای مفید می‌تواند به شما کمک کند تا سطح معیارهای قابل قبول برای هر محصول را تعیین کنید.

به طور کلی، روش‌های بازرسی برای بررسی بردهای کلاس ۲ و ۳ شامل بازرسی بصری، بازرسی اپتیکال خودکار (AOI)، بازرسی اشعه ایکس، آزمایش قابلیت لحیم‌کاری و آزمایش الکتریکی می‌باشند. با این حال، مشخصات برای بردهای کلاس ۳ سخت‌تر هستند و بررسی‌های اضافی برای اطمینان از کیفیت آن‌ها لازم است. این آزمایش‌ها می‌توانند شامل تحلیل مقطعی میکروسکوپی برای بررسی ساختار داخلی برد، آزمایش‌های محیطی مانند آزمایش تنش، فشار،لرزش، و آزمایش سوختگی نیز باشند. این آزمایش‌های اضافی به اطمینان از پایداری و دوام برد کمک می‌کنند، به خصوص در برنامه‌های حیاتی که خطا پذیرفته نمی‌شود.

درباره استانداردهای طراحی و تولید PCB:

در وب‌سایت Circuitnet، لئو لمبرت، معاون رئیس‌جمهور EPTAC، فهرستی از مهم‌ترین مستندات را که عبارتند از “سری IPC 2220 برای طراحی و تولید برد مدار، مستندات سری IPC 6010 برای عملکرد و کیفیت برد، IPC-A 600 برای الزامات پذیرش برد، J-STD-001 برای الزامات لحیم کاری و IPC-A-610 برای الزامات پذیرش”، فهرست کرده است.

ایران کامپو از قدیمی ترین شرکت های ارائه دهنده خدمات طراحی برد الکترونیکی در تهران و ایران با بیش از نیم قرن تجربه، برای کسب اطلاعات بیشتر روی لینک کلیک کنید.

یک اشتباه فراگیر وجود دارد که فقط بردهای کلاس 3 را به صنعت هوافضا مرتبط می‌کند. این اغلب درست است، اما این بردها به هیچ صنته خاص دیگری محدود نیستند و معیارها بر اساس کاربرد محصول تعیین می‌شوند. بنابراین، کلاس 3 همچنین می‌تواند معیار برای کاربردهای اوینیک، نظامی، صنعتی و پزشکی باشد.

منطقی است که بسیاری از بردهای کلاس 3 به هوافضا تعلق دارند. محصولاتی که به فضا پرتاب می‌شوند باید بسیار قابل اعتماد باشند تا هر گونه خرابی که ممکن است بحرانی باشد، جلوگیری شود. و بازرسی اضافی برای بازار تجاری و مصرفی بسیار گران است.

وقتی شما به یک برد مدار چاپی کلاس 3 نیازید، این به معنای این است که محصول باید بر اساس معیارهای کامل IPC ساخته شود. این بدان معناست که تیم‌های طراحی و تولید باید انتخاب لمینیت، ضخامت پلاکه، الزامات حلقه ریز، فرآیندهای تولید، اعتبارات مواد، ترتیبات تسهیلات، معیارهای بازرسی و … را در نظر بگیرند و محدودیت‌های طراحی صحیح را تعیین کنند تا بردی تولید شود که تمامی الزامات کلاس 3 را برآورده می‌کند.

به عنوان یک طراح، شناخت استانداردهای طراحی و تولید IPC که بهترین مناسب برای طراحی شما هستند، بسیار مهم است. با رعایت این استانداردها، می‌توانید یک برد با کیفیت بالا بسازید و برای کاهش هزینه‌ها و از بین بردن نیاز به بازرسی مجدد برد، اقدام کنید. در صورت داشتن هرگونه سوال مرتبط با کلاس‌های IPC، در بخش نظرات به ما اطلاع دهید تا کارشناسان طراحی و تولید ما بتوانند به شما کمک کنند.