IPC Class 2 VS Class 3: The Different Design Rules

als fabrikant van printplaten vragen ontwerpers ons vaak naar het verschil tussen IPC Class 2 en Class 3. Klasse 1 bestaat wel, hoewel we zelden borden produceren die in deze classificatie vallen. Meestal, zelfs als het eindgebruik van het product alleen Klasse 1 vereist, zullen we het klasse 2 maken om een betere prestaties te garanderen. Dit artikel zal u helpen de verschillende ontwerpregels voor IPC klasse 2 en klasse 3 printplaten te begrijpen.

er zijn vier IPC classificaties. Klasse 1 is toegewezen aan algemene elektrische borden met een beperkte levensduur en een “eenvoudige” functie, zoals die u kunt vinden in afstandsbedieningen. Klasse 2 is voor dedicated service elektronische producten. Dit betekent dat u verwacht dat het bord een langere levensduur heeft, zodat u het in een televisie, een computer of een airconditioner kunt plaatsen. Klasse 3 PCB ‘ s zijn strakkere toleranties in tegenstelling tot klasse 1 en klasse 2 platen. John Perry, directeur Printed Board Standards and Technology bij IPC, legt uit:

“klasse 3 omvat producten waarbij hoge prestaties of prestaties op aanvraag van cruciaal belang zijn, productstilstand niet kan worden getolereerd, de eindgebruiksomgeving soms hard kan zijn en het product moet functioneren wanneer dat nodig is.”

deze printplaten zijn zeer betrouwbaar. Ze worden gebruikt om hoge prestaties te bereiken in het leger of in de medische, bijvoorbeeld. IPC-6012DS klasse 3A omvat ruimte-en militaire luchtvaartelektronica. Het is de hoogste klasse voor printplaten.

Klasse 1-Algemene elektronische producten

klasse 1-borden worden toegewezen aan algemene elektronische borden met een beperkte levensduur en een eenvoudige functie. Deze klasse omvat de meest typische alledaagse producten. De klasse 1 boards staan verschillende cosmetische defecten toe, zolang het de werking van het board niet beïnvloedt. De betrouwbaarheid van het product is geen kritieke factor in dit soort platen. Ze zijn bijvoorbeeld te vinden in TV-afstandsbedieningen, LED-verlichting, kinderspeelgoed, enz. Ze zijn de meest goedkope platen te produceren in de industrie, maar ze komen met een beperkte levensverwachting.

Klasse 2-speciale dienst elektronische producten

Klasse 2 borden hebben een hogere betrouwbaarheid en een langere levensduur. Ze volgen strengere normen dan klasse 1, maar laten enkele cosmetische onvolkomenheden toe.

hier verdient ononderbroken dienst de voorkeur, maar niet kritisch. De klasse 2 producten worden niet blootgesteld aan extreme omgevingsomstandigheden. Het bestuur zal naar verwachting continu draaien, maar de werking ervan is niet extreem kritisch. Dit soort borden worden geïmplementeerd in uw laptops, smartphones, tablets, communicatieapparatuur, enz.

klasse 3 – Elektronische Producten met hoog vermogen

klasse 3-borden moeten prestaties leveren of prestaties leveren op aanvraag. Er kan geen stilstand van de apparatuur zijn en de eindgebruiksomgeving kan uitzonderlijk hard zijn. Hoge niveaus van inspectie en testen worden uitgevoerd op deze borden met strenge normen. Dit maakt de Class 3 boards zeer betrouwbaar. Deze categorie omvat kritieke systemen zoals levensondersteunende systemen, militaire uitrusting, elektronische bewakingssystemen, PCB ‘ s voor motorvoertuigen enz.

IPC 6012 klasse 3 / A

de IPC-6012 klasse 3 / A is een relatief nieuwe klasse die ruimte-en militaire luchtvaartelektronica omvat. Dit is de hoogste klasse voor gedrukte schakelingen. De platen van klasse 3/A vereisen zeer strenge productiecriteria, aangezien de platen in kritieke omstandigheden zoals de buitenruimte, enz. moeten blijven werken. Deze platen zijn duur om te produceren in vergelijking met de andere klassen, omdat ze dicht bij perfectie moeten zijn. Ze zijn te vinden in de lucht-en ruimtevaart, militaire airborne systemen, en raketsystemen.

het belangrijkste verschil tussen al deze klassen is de mate van inspectie. De klassen bepalen de toegestane defecten tijdens het vervaardigen van de platen.

Wat zijn de verschillen tussen klasse 2 en klasse 3 voor assemblage?

Umut Tosun, Application Technology Manager bij Zestron America, verklaarde: “de belangrijkste verschillen tussen klasse 2 en klasse 3 zijn te vinden in de plaatsing van componenten voor opbouwcomponenten, reinheidseisen op basis van residuele verontreinigingen op de samenstellingen, platingdiktes zoals gedefinieerd in plating through-gat en op het oppervlak van PCB’ s.”

tijdens de assemblage kunnen opbouwcomponenten enigszins van de pad worden geplaatst. Dit is wat we noemen een visuele defect, omdat het meestal niet van invloed op de elektrische en mechanische prestaties. Het is dus niet van belang voor printplaten van klasse 2. Klasse 3 accepteert echter geen onvolkomenheden en dit type assemblagefout zal ervoor zorgen dat de printplaat de inspectie niet haalt.

de voor doorgaande gaten vereiste vulhoeveelheid is 50% voor klasse 2 en 75% voor klasse 3. Omdat het delicaat kan zijn om de pasta in kleine plated through-holes (PTH) te krijgen, is het advies van Sierra om je PTH 15 mils over de diameter van het lood te ontwerpen. Op deze manier heb je 7,5 mils aan elke kant, wat het makkelijker maakt voor de pasta om het vat te vullen.

factoren	Klasse 2	klasse 3
opbouwcomponenten	kunnen enigszins van de pad worden geplaatst. (Beschouwd als een visuele defect, heeft geen invloed op de elektrische en mechanische prestaties)	onvolkomenheden zijn niet aanvaardbaar, met inbegrip van visuele gebreken. dit soort onvolkomenheden zorgt ervoor dat de printplaat de inspectie niet doorstaat
hoeveelheid vulmateriaal	doorloopleidingen 50%	doorloopleidingen 75%

Wat zijn de verschillen tussen klasse 2 en klasse 3 voor PCB-productie?

ringvormige ring en boor breakout

een ander onderwerp Klasse 2 en klasse 3 verschillen op is Boor breakouts. Klasse 2 maakt breakouts uit de ringvormige ring mogelijk, terwijl klasse 3 geen opgeheven of gebroken ringvormige ringen accepteert. Klasse 3 borden moeten zeer betrouwbaar zijn en wanneer er een breakout is, is het te moeilijk om uit te vinden hoeveel er echt is uitgebroken en hoeveel het echt de verbinding met de pad beïnvloedt. Voor klasse 2 is het breken van het gat vanaf het land 90 graden toegestaan, mits de zijdelingse minimumafstand wordt gehandhaafd.

de conductor junction kan niet worden verminderd met meer dan 20% van de minimale geleiderbreedte vermeld op de technische tekening. De conductor junction mag nooit kleiner zijn dan 2 mils of de minimale lijnbreedte, afhankelijk van wat kleiner is. Voor klasse 3 mag de inwendige ring niet minder dan 1 mil bedragen. De buitenste ring mag niet minder dan 2 mils zijn. Het wordt gemeten vanaf de binnenkant van de PTH vat aan de rand van het land pad en kan een 20% vermindering van de minimale ring in geïsoleerde gebieden als gevolg van defecten, zoals putten, inkepingen, gaatjes, of deuken.

er zal een verschil zijn tussen de ontworpen ring en de vervaardigde / werkelijke ring. Dit is te wijten aan het verschuiven van materialen tijdens het printplaat productieproces. Om aan de eisen van klasse 3 te voldoen, gebruikt Sierra Pluritec machines om de verschuiving in materiaal te ontdekken, software om de boorlocaties te herschalen, en vision drilling om de boren nauwkeurig te plaatsen.

acceptatiecriteria voor ringvormige IPC-ring

eigenschap	Klasse 1	klasse 3	klasse 3
doorlopende opening	180⁰ ringuitbraak van het land is aanvaardbaar, mits de minimale zijdelingse afstand wordt gehandhaafd. het land / geleider-knooppunt mag niet met meer dan 30% van de minimale geleiderbreedte worden verminderd.	90⁰ ringuitbraak uit het land is aanvaardbaar op voorwaarde dat de minimale zijdelingse afstand wordt gehandhaafd. het land / geleider-knooppunt mag niet met meer dan 20% van de minimale geleiderbreedte worden verminderd. de geleiderverbinding mag niet kleiner zijn dan 0,05 mm of de minimale lijnbreedte, indien deze kleiner is.	de minimale ring mag niet kleiner zijn dan 0,05 mm. de minimale ring aan de buitenzijde mag een reductie van 20% van de minimale ring hebben.

Wat zijn de ontwerpregels voor ringvormige ringen?

volg de onderstaande tabellen die door Altium zijn gepubliceerd om voor klasse 2 en klasse 3 te worden aanvaard. De eerste geeft de ringvormige eisen voor mechanisch geboord blind, begraven, en door de gaten op ½ oz koper:

IPC Klasse 2 Boor & Pad Diameter 1/2 oz Koper

Boor	Pad	Anti-Pad	PCB Dikte	Aspect Ratio
0.006″	0.016″	0.026″	tot 0.039″	6.5:1
0.008″	0.018″	0.028″	tot 0.062″	7.75:1
0.010″	0.020″	0.030″	tot 0.100″	10:01
0.012″	0.022″	0.032″	tot 0.120″	10:01
0.0135″	0.024″	0.034″	Up-to-0.135″	10:01

IPC Klasse 3 Boor & Pad Diameter 1/2 oz Koper

Boor	Pad	Anti-Pad	PCB Dikte	Aspect Ratio
0.008″	0.023″	0.033″	tot 0.062″	7.75:1
0.010″	0.025″	0.035″	tot 0.100″	10:01
0.012″	0.027″	0.037″	tot 0.120″	10:01
0.0135″	0.028″	0.038″	tot 0.135″	10:01

En deze tabellen zijn voor verschillende diktes koper:

Boor & Pad met een Diameter	8 Lagen of Minder	>8 Lagen
IPC Klasse 2	Pad met een Diameter Over Boor	Pad met een Diameter Over Boor
1/4 oz Koper	0.010″	0.010″
3/8 oz Koper	0.010″	0.010″
1/2 oz Koper	0.010″	0.010″
1 oz Koper	0.012″	0.012″
2 oz Koper	0.014″	0.014″
3 oz Koper	0.016″	0.016″
4 oz Koper	0.018″	0.018″

Boor & Pad met een Diameter	8 Lagen of Minder	>8 Lagen	Analyse & Pad met een Diameter	8 Lagen of Minder	>8 Lagen
IPC Klasse 2	Pad met een Diameter Over Boor	Pad met een Diameter Over Boor	IPC Klasse 3A	Pad met een Diameter Over Boor	Pad met een Diameter Over Boor
1/4 oz Koper	0.013″	0.015″
3/8 oz Koper	0.013″	0.015″
1/2 oz Koper	0.013″	0.015″	1/2 oz Koper	0.013″	0.015″
1 oz Koper	0.015″	0.017″	1 oz Koper	0.015″	0.017″
2 oz Koper	0.016″	0.018″	2 oz Koper	0.016″	0.018″
3 oz Koper	0.019″	0.021″
4 oz Koper	0.022″	0.024″

PCB diëlektrische eis

De minimale diëlektrische voor Klasse 2 en Klasse 3 is 3,5 mil.

PCB-through-hole plating eis

Klasse 3 eisen zijn en adstringerende, met gaten in koper. Op Circuitnet, Paul Reid, programma coördinator bij PWB Interconnect Solutions, zei: “een koperen leegte is waar de Koperen plating in de loop van het gat ontbreekt bloot het diëlektrische materiaal van het geboorde gat. Klasse 2 laat één leegte toe in 5% van de gaten. Klasse 3 en 3 / A staan geen holtes toe.”De plating dikte eis voor klasse 2 is 0,8 mil In tegenstelling tot 1 mil Voor klasse 3.

dit zijn slechts een paar vereisten die verschillen tussen klasse 2 en klasse 3. Zoals gebruikelijk is het beste advies dat wij u kunnen geven om te communiceren met uw PCB fabrikant. Zij zullen u begeleiden en u helpen om het goed de eerste keer. U moet ook een dwarsdoorsnede van uw board om ervoor te zorgen dat uw winkel voldeed aan uw Klasse 2 of klasse 3 eisen. Voor een meer gedetailleerde uitleg lees onze post op 6 DFM kwesties.

PCB-dwarsdoorsnede om de spec-eis te verifiëren

visuele en Röntgeninspecties zijn niet altijd voldoende om de integriteit van een printplaat te garanderen. Om ervoor te zorgen dat uw PCB fabrikant voldeed aan uw eisen, vragen om een dwarsdoorsnede analyse. Deze destructieve techniek is de beste manier om uw PCB interne structuur te verifiëren, meestal met behulp van een microscoop. De test kan verschillende aspecten controleren, zoals scheuren, holtes in soldeerverbindingen, door-gatvulling, enz.

is een dwarsdoorsnede van een printplaat van klasse 2:

en dit is een doorsnede van een bord van klasse 3A:

bij Sierra maken we in-process dwarsdoorsneden voor elke printplaat die we produceren bij elke stap van het bouwproces. We controleren op diëlektrische, plasma-etsen, soldeermaskerdikte, koper, plating, enz. En als we niet voldoen aan de eisen van de klant, we verwerpen het bord en bouwen een andere. Als u een rapport nodig hebt, kunt u vragen om een laatste dwarsdoorsnede. We sturen u een document met alles wat we hebben getest en de resultaten. Het analyserapport van de microsectie ziet er zo uit:

controle-en acceptatiecriteria

na het eindgebruik van het product moet u rekening houden met de mate van inspectie bij de keuze van de indeling van uw PCB. Houd er rekening mee dat Inspectie een van de factoren is die de kosten opdrijven wanneer een assemblage van klasse 2 naar klasse 3 gaat.

als je erover nadenkt, is PCBA (Printed Circuit Board Assembly) geen eenvoudige taak. Het bord moet goed functioneren als het eenmaal is gemonteerd met al zijn componenten, materialen en het soldeer om ze bij elkaar te houden. Afhankelijk van de klasse waarin uw board valt, zullen de eisen waaraan u moet voldoen voor inspectie verschillen. Dit is wanneer sommige IPC-documenten van pas komen om het niveau van acceptatiecriteria voor elke klasse van producten in te stellen.

documentatie

op Circuitnet heeft Leo Lambert, Vice President van EPTAC, een lijst gemaakt van de belangrijkste documenten, te weten: “de IPC 2220-serie voor printplaatontwerp en-fabricage, de IPC 6010-serie documenten voor printplaatprestaties en-kwaliteit, IPC-A 600 voor Printplaatacceptatievereisten, J-STD-001 voor soldeervereisten en IPC-A-610 voor Aanvaardbaarheidsvereisten.”

Er bestaat een misvatting dat Klasse 3-borden alleen aan de ruimtevaart worden gekoppeld. Het is vaak waar, maar Klasse 3 is niet exclusief voor de lucht-en ruimtevaart of een andere industrie. De criteria voor de vier IPC-klassen zijn gebaseerd op de toepassing van het product. Daarom kan Klasse 3 ook de criteria zijn voor luchtvaartelektronica, militaire, industriële en medische toepassingen.

het is logisch dat een groot deel van klasse 3-borden bestemd zijn voor lucht-en ruimtevaart. De producten die in de ruimte worden gelanceerd, moeten zeer betrouwbaar zijn om kritieke storingen te voorkomen. En de extra inspectie is gewoon te duur voor de commerciële en consumentenmarkt.

wanneer u een printplaat van klasse 3 nodig heeft, betekent dit dat het product moet worden gebouwd volgens de volledige IPC-criteria. Dit betekent dat het ontwerp en de fabricage teams moeten rekening houden met laminaat selectie, plating dikte, ring eisen, productieprocessen, materiaal kwalificaties, faciliteiten regelingen, inspectie criteria, enz. om het karton te produceren dat voldoet aan alle eisen van klasse 3.

voor meer ontwerpinformatie kunt u contact opnemen met ons ontwerpteam.

in een ander artikel bespreken we klasse 3 voor flex volgens IPC-6013, het document over de kwalificatie en prestatiespecificatie voor flexibele PCB ‘ s.

ondertussen kunt u ons artikel over IPC-2581 lezen om Gerber-bestanden en IPC-6012 of IPC-A-600 uit te schakelen, welke standaard moet u gebruiken?