IPC Classe 2 VS Classe 3: as diferentes regras de projeto

como um fabricante de placa de circuito, os designers frequentemente nos perguntam sobre a diferença entre IPC Classe 2 e classe 3. A classe 1 existe, embora raramente produzamos placas que se enquadram nesta classificação. Na maioria das vezes, mesmo que a utilização final do produto só requeira Classe 1, Vamos torná-lo Classe 2 apenas para garantir um melhor desempenho. Este artigo irá ajudá-lo a compreender as diferentes regras de design para placas de circuitos de classe 2 e classe 3 da IPC.

existem quatro classificações IPC. A classe 1 é atribuída a placas general electric com uma vida limitada e uma função “simples”, como as que você pode encontrar em controles remotos. A classe 2 destina-se a produtos electrónicos de serviço específico. Isso significa que você espera que a placa tenha uma vida longa para que você possa colocá-lo em uma televisão, um computador, ou um ar condicionado. Os PCB da classe 3 são mais tolerantes do que as placas das classes 1 e 2. John Perry, Diretor de padrões e tecnologia do Conselho impresso na IPC, explicou:

” a classe 3 inclui produtos em que o elevado desempenho continuado ou o desempenho a pedido é crítico, o tempo de inatividade do produto não pode ser tolerado, o ambiente de utilização final pode ser pouco frequentemente duro, e o produto deve funcionar quando necessário.”

estas placas de circuito são altamente confiáveis. Eles são usados para alcançar altos desempenhos no exército ou na medicina, por exemplo. A classe 3A da IPC-6012DS inclui aviónica espacial e militar. É a classe mais alta para placas de circuito impresso.

Classe 1 – Os produtos electrónicos gerais

Classe 1 são atribuídos a placas electrónicas gerais com uma vida limitada e uma função simples. Esta classe inclui os produtos mais típicos do dia-a-dia. As placas de classe 1 permitem vários defeitos cosméticos, desde que não afetem o funcionamento da placa. A confiabilidade do produto não é um fator crítico nestes tipos de placas. Por exemplo, eles podem ser encontrados em Controles Remotos de TV, luzes LED, brinquedos para crianças, etc. Eles são os quadros mais baratos para fabricar na indústria, mas eles vêm com uma expectativa de vida limitada.

Classe 2 produtos electrónicos de serviço específicos

Classe 2 placas têm maior fiabilidade e vida prolongada. Eles seguem padrões mais rigorosos do que a classe 1, mas permitem algumas imperfeições cosméticas.

aqui, o serviço ininterrupto é preferível, mas não crítico. Os produtos de classe 2 não estão expostos a condições ambientais extremas. Espera-se que o conselho de administração funcione continuamente, mas a sua operação não é extremamente crítica. Estes tipos de placas são implementadas em seus laptops, smartphones, tablets, equipamentos de comunicação, etc.

Classe 3 – produtos eletrónicos de alto desempenho

Classe 3 placas devem proporcionar um desempenho ou desempenho contínuos a pedido. Não pode haver tempo de inatividade do equipamento, e o ambiente de uso final pode ser excepcionalmente duro. Altos níveis de inspeção e testes são realizados nestes painéis com padrões rigorosos. Isso torna as placas de classe 3 altamente confiável. Esta categoria inclui sistemas críticos, tais como Sistemas de suporte de vida, equipamento militar, sistemas eletrónicos de monitorização, PCB para automóveis, etc.

IPC 6012 Classe 3/A

O IPC-6012 classe 3/A é relativamente uma nova classe que inclui o espaço e militar de aviônicos. Esta é a classe mais alta para circuitos impressos. Os painéis de classe 3 / A exigem critérios de fabrico muito rigorosos, uma vez que os painéis devem permanecer operacionais em condições críticas, como o espaço exterior, etc. Estas placas são caras de fabricação em comparação com as outras classes, uma vez que eles precisam estar perto da perfeição. Eles são encontrados em sistemas aeroespaciais, aerotransportados militares e sistemas de mísseis.

a principal diferença entre todas estas classes é o grau de inspeção. As classes definem os defeitos admissíveis durante o fabrico dos painéis.

quais são as diferenças entre a classe 2 e a classe 3 para montagem?

Umut Tosun, Tecnologia de Aplicação de Gerente de Zestron América, explicou, “As principais diferenças entre a Classe 2 e Classe 3 são encontrados na colocação de componentes para a superfície de montagem de componentes, limpeza necessidades residuais de contaminantes em assembléias, espessuras do chapeamento tal como definido no chapeamento do através-furo e na superfície do Pcb.”

durante a montagem, os Componentes da superfície podem ser ligeiramente colocados fora da plataforma. Isto é o que chamamos de defeito visual, uma vez que geralmente não afeta o desempenho elétrico e mecânico. Isto, portanto, não importa para placas de circuito de classe 2. No entanto, a classe 3 não aceita qualquer imperfeição e este tipo de erro de montagem fará com que a placa de circuito falhe na inspeção.

a quantidade de enchimento necessária para os cabos dos orifícios é de 50% para a classe 2 e de 75% para a classe 3. Como pode ser delicado para obter a pasta em pequenos buracos banhados (PTH), o conselho de Sierra é projetar o seu PTH 15 mils sobre o diâmetro do chumbo. Desta forma, você terá 7,5 milhões de cada lado, o que tornará mais fácil para a pasta para encher o barril.

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Factores	Classe 3
Superfície-montagem de componentes	Pode ser um pouco situado fora da almofada. (Considerado como um defeito visual, não afeta o desempenho elétrico e mecânico)	imperfeições não são aceitáveis incluindo falhas visuais. Este tipo de imperfeição fará com que a placa de circuito de falha de inspeção
Quantidade do barril de preenchimento	do Através-furo leva 50%	do Através-furo leva 75%

Quais são as diferenças entre a Classe 2 e Classe 3 para a fabricação de pcbs?

anel Anular e broca de fuga

Outro tópico Classe 2 e Classe 3 diferem no que é broca de fugas. A classe 2 permite fugas do anel anular, enquanto a classe 3 não aceita quaisquer anéis anulares levantados ou fracturados. Classes 3 placas precisam ser altamente confiável e quando há uma fuga, é muito difícil descobrir quanto é realmente quebrado e quanto isso realmente afeta a conexão com o bloco. Para a classe 2, é permitida a fuga de 90 graus do orifício a partir da terra, desde que o espaçamento lateral mínimo seja mantido.

O condutor de junção não pode ser reduzido em mais de 20% do valor mínimo de largura do condutor especificado no desenho de engenharia. A junção condutor nunca deve ser inferior a 2 mils ou à largura mínima da linha, conforme o que for menor. Para a classe 3, O anel anular interno mínimo não pode ser inferior a 1 mil. O anel anular externo não pode ser inferior a 2 mils. Mede-se a partir do interior do tambor de PTH até a borda da placa de terra e pode ter uma redução de 20% do anel anelar mínimo em áreas isoladas devido a defeitos, como buracos, Cortes, furos ou amolgadelas.

Haverá uma diferença entre o projetado anel anular e o fabricado / real anel anular. Isto é devido à mudança de materiais durante o processo de fabricação da placa de circuito. Para atender aos requisitos da classe 3, a Sierra utiliza máquinas Pluritec para descobrir a mudança de material, software para re-dimensionar os locais de perfuração, e Perfuração de visão para colocar com precisão as brocas.

IPC anel anular critérios de aceitação

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o Recurso	Classe 3
furo passante	180⁰ anel anular fuga da terra é aceitável desde que o mínimo de espaçamento lateral é mantida. a junção Terra / condutor não deve ser reduzida em mais de 30% da largura mínima do condutor.É aceitável a quebra do anel anular do solo de	90⁰, desde que o espaçamento lateral mínimo seja mantido. a junção Terra / condutor não deve ser reduzida em mais de 20% da largura mínima do condutor. a junção condutor não deve ser inferior a 0,05 mm ou à largura mínima da linha, conforme o que for menor.	o anel anular mínimo não deve ser inferior a 0,05 mm. o anel anular externo mínimo pode ter uma redução de 20% do anel anular mínimo.

quais são as regras de design para anéis anulares?

para obter aceitação Para As classes 2 e 3, Siga os quadros abaixo publicados por Altium. O primeiro dá o anel anular requisitos para perfurados mecanicamente cego, enterrado, e através de furos de ½ oz cobre:

IPC a Classe 2 da Broca & Almofada de Diâmetro de 1/2 oz de Cobre

Broca	Pad	Anti-Pad	PWB da Espessura	Relação de Aspecto
0.006″	0.016″	0.026″	Até 0.039″	6.5:1
0.008″	0.018″	0.028″	Até 0.062″	7.75:1
0.010″	0.020″	0.030″	Até 0.100″	10:01
0.012″	0.022″	0.032″	Até 0.120″	10:01
0.0135″	0.024″	0.034″	Até 0.135″	10:01

IPC Classe 3 da Broca & Almofada de Diâmetro de 1/2 oz de Cobre

Broca	Pad	Anti-Pad	PWB da Espessura	Relação de Aspecto
0.008″	0.023″	0.033″	Até 0.062″	7.75:1
0.010″	0.025″	0.035″	Até 0.100″	10:01
0.012″	0.027″	0.037″	Até 0.120″	10:01
0.0135″	0.028″	0.038″	Até 0.135″	10:01

E essas tabelas são para várias espessuras de cobre:

Broca & Almofada de Diâmetro	8 Camadas ou Menos	>8 Camadas
IPC de Classe 2	Almofada de Diâmetro da Broca	Almofada de Diâmetro da Broca
1/4 oz Cobre	0.010″	0.010″
3/8 oz Cobre	0.010″	0.010″
1/2 oz Cobre	0.010″	0.010″
1 oz Cobre	0.012″	0.012″
2 oz Cobre	0.014″	0.014″
3 oz Cobre	0.016″	0.016″
4 oz Cobre	0.018″	0.018″

Broca & Almofada de Diâmetro	8 Camadas ou Menos	>8 Camadas	Broca & Almofada de Diâmetro	8 Camadas ou Menos	>8 Camadas
IPC de Classe 2	Almofada de Diâmetro da Broca	Almofada de Diâmetro da Broca	IPC de Classe 3A	Almofada de Diâmetro da Broca	Almofada de Diâmetro da Broca
1/4 oz Cobre	0.013″	0.015″
3/8 oz Cobre	0.013″	0.015″
1/2 oz Cobre	0.013″	0.015″	1/2 oz Cobre	0.013″	0.015″
1 oz Cobre	0.015″	0.017″	1 oz Cobre	0.015″	0.017″
2 oz Cobre	0.016″	0.018″	2 oz Cobre	0.016″	0.018″
3 oz Cobre	0.019″	0.021″
4 oz Cobre	0.022″	0.024″

PCB dielétrico exigência

O dielétrica mínima para a Classe 2 e Classe 3 3,5 mil.

requisito de revestimento por orifícios de PCB

Classe 3 são também mais adstringentes para vazios em cobre. Na Circuitnet, Paul Reid, Coordenador de programa da PWB Interconnect Solutions, disse: “um vazio de cobre é onde o revestimento de cobre no barril do buraco está faltando expondo o material dielétrico do buraco perfurado. A classe 2 permite um vazio em 5% dos buracos. Classe 3 e 3/A não permite vazios.”The plating thickness requirement for Class 2 is 0.8 mil as opposed to 1 mil for Class 3.

estes são apenas alguns requisitos que diferem entre a classe 2 e a classe 3. Como de costume, o melhor conselho que podemos dar-lhe é comunicar com o seu fabricante de PCB. Eles irão guiá-lo e ajudá-lo a acertar na primeira vez. Você também deve solicitar uma seção transversal da sua placa para se certificar de que sua loja atendeu aos seus requisitos de classe 2 ou classe 3. Para uma explicação mais detalhada, Leia nosso post sobre 6 questões DFM.As inspecções visuais e de raios X nem sempre são suficientes para garantir a integridade de uma placa. Para se certificar de que o fabricante de PCB cumpriu os seus requisitos, peça uma análise transversal. Esta técnica destrutiva é a melhor maneira de verificar sua estrutura interna de PCB, principalmente usando um microscópio. O ensaio pode verificar vários aspectos, tais como fissuras, vazios nas juntas de solda, enchimento através de orifícios, etc.

abaixo encontra-se uma secção transversal de uma placa de circuitos de classe 2:

e esta é uma secção transversal de uma placa de classe 3A:

na Sierra, fazemos secções transversais em processo para cada placa de circuito que fabricamos em cada etapa do processo de construção. Verificamos se há dielétrico, entalhe de plasma, espessura da máscara de solda, cobre, revestimento, etc. E se não atendermos às exigências do cliente, rejeitamos o conselho e construímos outro. Se precisar de um relatório, pode pedir uma secção final. Vamos enviar-lhe um documento com tudo o que testamos e os resultados. O relatório de análise de micro secções parece-se com isto.:

critérios de inspecção e aceitação

após a utilização final do produto, o grau de inspecção é o que deve ter em conta ao escolher em que Classificação o seu PCB deve ser classificado. Tenha em mente que a inspeção é um dos fatores que elevam o custo quando um conjunto vai da classe 2 Para A classe 3.Quando você pensa nisso, PCBA (conjunto de placas de circuito impresso) não é uma tarefa simples. A placa precisa funcionar corretamente uma vez montado com todos os seus componentes, materiais e a solda para mantê-los juntos. Dependendo da classe em que sua placa cai, os requisitos que você terá que atender para a inspeção serão diferentes. Isto é quando alguns documentos IPC vêm a calhar para definir o nível de critérios de aceitação para cada classe de produtos.

Documentation

On Circuitnet, Leo Lambert, Vice-Presidente da EPTAC, made a list of the most significant documents, which are ” the IPC 2220 series for circuit board design and fabrication, the IPC 6010 series documents for board performance and quality, IPC-a 600 for board Acceptability requirements, J-STD-001 for soldering requirements and IPC-a-610 for Acceptability requirements.”

há um equívoco de que liga placas de classe 3 apenas para o campo aeroespacial. Muitas vezes é verdade, mas a classe 3 não é exclusiva da indústria aeroespacial ou de qualquer outra indústria. Os critérios para as quatro classes de IPC baseiam-se na aplicação do produto. Portanto, Classe 3 também pode ser o critério para aplicações aviônicas, militares, industriais e médicas.

faz sentido que um monte de placas de classe 3 são para aeroespacial. Os produtos lançados no espaço devem ser altamente confiáveis para evitar qualquer falha que possa ser crítica. E a inspeção adicional é muito cara para o mercado comercial e consumidor.

quando se necessita de uma placa de circuito de classe 3, implica que o produto tem de ser construído de acordo com os critérios completos de IPC. Isto significa que as equipas de concepção e de fabrico devem ter em conta a selecção laminada, a espessura do revestimento, os requisitos anulares dos anéis, os processos de fabrico, as qualificações dos materiais, as instalações, os critérios de inspecção, etc. a fim de produzir o tabuleiro que cumpre todos os requisitos da classe 3.

para mais informações de design, consulte a nossa equipa de serviço de DESIGN.

em outro artigo, vamos discutir a classe 3 para flex de acordo com IPC-6013, o documento sobre a especificação de qualificação e desempenho para PCB flexíveis.Entretanto, pode ler o nosso artigo sobre o IPC-2581 para retirar os ficheiros Gerber e o IPC-6012 ou o IPC-a-600, que padrão deve usar?