Taal wijzigen
Introductie
Als u met PCB's werkt, bent u waarschijnlijk IPC Class 2 en Class 3-normen tegengekomen. Simpel gezegd is Class 2 voor speciale elektronische apparaten, terwijl Class is voor producten met een hoge betrouwbaarheid. Om te weten wat deze IPC-klassen betekenen en hoe ze uw project beïnvloeden, leest u de informatie in dit artikel.
Wat zijn IPC-klassen?
IPC-klassen zijn gedefinieerde industrienormen voor printplaten die de kwaliteit en betrouwbaarheid van de printplaten weergeven door ze in drie afzonderlijke klassen in te delen: klasse 1, 2 en 3. Krijg een goed inzicht in deze klassen om de juiste printplaat voor uw projecten te kiezen.
klasse 1
Het wordt gebruikt in eenvoudige, goedkope elektrische producten zoals speelgoed, LED-lampen, gadgets, etc. Perfectie is niet altijd een topprioriteit in deze klasse. Een beetje incidentele defecten zijn acceptabel.
klasse 2
PCB's die worden gebruikt in elektrische producten zoals laptops, smartphones, etc. vallen onder IPC-klasse 2. Deze klasse moet langer meegaan en vereist betrouwbaarheid, maar vereist geen hoge precisie zoals in klasse 3.
klasse 3
Deze IPC-klasse is voor PCB's die worden gebruikt in apparaten zoals militaire apparatuur, medische apparaten, lucht- en ruimtevaartsystemen, enz. PCB's die in dergelijke apparaten worden gebruikt, moeten een hoog niveau van precisie en duurzaamheid bereiken. Weet dat er geen ruimte is voor falen in klasse 3.
Rol in PCB-productie
In PCB-productie, IPC-klassen spelen een zeer belangrijke rol. Ze helpen bij het bepalen van de kwaliteit en betrouwbaarheid van de te vervaardigen producten.
Klasse 2 kan zorgen voor langetermijnprestaties in producten. Deze klasse helpt bij het in evenwicht brengen van kosten en prestaties. Bovendien omvat het ook geautomatiseerde tests die betrouwbaarheid garanderen. IPC-klasse 2 heeft geen overmatige inspectie nodig, wat het productieproces sneller maakt.
Tegenover Klasse 2, hanteert Klasse 3 strikte regels voor het productieproces. Elk detail in deze Klasse wordt volledig geïnspecteerd om fouten te voorkomen, wat verder helpt om een hoge precisie in de productie te krijgen.
Wat is het verschil tussen IPC-klasse 2 en klasse 3?
IPC Klasse 2 en Klasse 3 verschillen op verschillende manieren. De gedetailleerde vergelijking in de onderstaande tabel helpt u ze beter te begrijpen.
| Aspect | IPC-klasse 2 | IPC-klasse 3 |
| Soldeerverbindingssterkte | Geen minimale filethoogte vereist | Moet minimaal 25% filethoogte hebben voor sterkere verbindingen |
| Componentplaatsing | Staat kleine afwijkingen toe (±0.5 mm) | Vereist nauwkeurige plaatsing (±0.1 mm) |
| Spoorbreedte en -afstand | Gebruikt standaardafstand (0.010 inch) | Heeft een kleinere afstand (0.007 inch) voor een hogere dichtheid |
| Board Dikte | Normale plaatdikte | Gebruikt dikkere planken voor extra duurzaamheid |
| Materiaalkwaliteit: | Kan standaardmaterialen gebruiken (Tg ≥ 130°C) | Heeft hoogwaardige materialen nodig (Tg ≥ 170°C) voor hittebestendigheid |
| Netheid standaard | Laat iets meer verontreiniging toe (≤ 1.56 μg NaCl/cm²) | Striktere limieten (≤ 0.78 μg NaCl/cm²) om corrosie te voorkomen |
| Testen & Inspecteren | Basiscontroles met 90-95% in-circuit testen | Uitgebreidere controles met 100% testdekking |
| Duurzaamheidstesten | Beperkte tests op temperatuur en stress | Ondergaat extreme tests zoals hoge temperaturen, trillingen en vocht |
| Defecttolerantie | Kleine cosmetische gebreken zijn acceptabel | Geen zichtbare gebreken toegestaan voor maximale betrouwbaarheid |
| Productiekosten en tijd | Betaalbaarder en sneller te produceren | Duurder en duurt langer vanwege strenge normen |
Vergelijking van IPC Klasse 2 Vs Klasse 3
IPC Klasse 2 en Klasse 3 Verschil in PCB-fabricage en -assemblage
Hieronder worden de verschillen tussen de IPC-standaarden Klasse 2 en Klasse 3 voor de productie en assemblage van printplaten beschreven . Lees ze aandachtig door om geen enkel detail te missen.
Ontwerptoleranties en specificaties
Klasse 2 biedt meer flexibiliteit in componentuitlijning. Het heeft een tolerantie van ±0.5 mm, wat betekent dat er ruimte is voor kleine componentafwijkingen. Maar ze mogen de prestaties niet beïnvloeden.
Echter, in Klasse 3 is er geen dergelijke flexibiliteit en vereist strikte uitlijning met een tolerantie van ±0.1 mm. Het doel van dergelijke striktheid is om nauwkeurige componentplaatsing te garanderen. Daarnaast worden spoorbreedte en -afstand ook meer gecontroleerd in Klasse 3. Deze controle is noodzakelijk voor circuits met hoge dichtheid.
Soldeernormen en -vereisten
Klasse 2 heeft gematigde soldeervereisten. De enige noodzaak is om ervoor te zorgen dat soldeerverbindingen functioneel zijn. Bovendien zijn de filletverbindingen ook niet strikt gedefinieerd. Daartegenover staat dat klasse 3 ten minste 25% fillethoogte vereist om sterkere elektrische en mechanische verbindingen te garanderen. Bevochtigingshoeken en soldeertechnieken zijn ook kritischer in klasse 3.
Kwaliteitscontroles en testnormen
Het inspectieproces van PCB's van klasse 3 omvat gedetailleerde en strikte inspectie. In klasse 2 worden visuele controles uitgevoerd met behulp van 3X tot 10X vergroting. Terwijl klasse 3 daarentegen 10X tot 30X vergroting vereist om zelfs de kleinste defecten te detecteren.
Fabrikanten moeten geautomatiseerde optische inspectie (AOI) uitvoeren voor zowel klasse 2 als klasse 3, maar ze stellen strengere normen voor defectdetectie in voor klasse 3. Bovendien moeten ze ook röntgentesten uitvoeren voor klasse 3, vooral als Ball Grid Arrays (BGA's) zoals componenten worden gebruikt of hebben verborgen soldeerpunten.
Productieprocessen en toleranties
Klasse 3 vereist strakke thermische profielen en moet ook gecontroleerde koelprocessen hebben om defecten te voorkomen. Maar in klasse 2 is een standaardprofiel voldoende met temperaturen rond de 230-250°C.
Voor IPC Klasse 2 PCB's moet het materiaal temperaturen tot 130°C kunnen weerstaan voordat het zacht wordt. Maar in Klasse 3 is de temperatuurvereiste 170°C of hoger om extreme omstandigheden aan te kunnen.
Betrouwbaarheid en prestaties
IPC Klasse 3 PCB's gaan langer mee dan Klasse 2 en kunnen zware omstandigheden aan. Dit maakt Klasse 3 ideaal voor high-end producten waarbij falen geen optie is.
Klasse 2 PCB's bieden ook een goede betrouwbaarheid, maar ze zijn niet ontworpen om zware omstandigheden aan te kunnen. Ze zijn geschikt voor commerciële elektronica waar kleine defecten acceptabel zijn.
Kostenverschillen
IPC Klasse 2 kost minder omdat de productie- en inspectieprocessen niet zo strikt zijn. Het kost ook minder tijd om te produceren. IPC Klasse 3 is echter duur vanwege de kwaliteitsmaterialen, nauwere tolerantieniveaus en inspecties.
PCB-defecten volgens IPC-normen
Er zijn bepaalde defecten in PCB's die de prestaties en betrouwbaarheid van een board kunnen beïnvloeden. IPC-normen stellen strikte richtlijnen op om deze te minimaliseren. Hier zijn enkele veelvoorkomende defecten en hoe ze worden aangepakt.
Ringvormige ringen
Dit zijn koperen pads die geboorde gaten op een PCB omringen en vaak te maken hebben met het probleem van breuken. Breuk in ringvormige ringen leidt verder tot zwakke verbindingen. IPC-normen staan een breuk van 90 graden toe, maar dat is alleen voor klasse 2. In klasse 3 moeten hoekige ringen gewoon perfect zijn zonder breuken voor maximale duurzaamheid.
Soldeerverbindingen
Slechte soldeerverbindingen zijn een ander veelvoorkomend defect dat optreedt wanneer onjuiste warmte-instellingen of onjuiste soldeertechnieken worden gebruikt. Als de soldeerbout bijvoorbeeld te koud is, wordt de verbinding zwak.
Er zijn duidelijke regels in IPC-normen die kunnen helpen dit defect te voorkomen. In klasse 2 is een 180-graden fillet nodig, terwijl in klasse 3 een 270-graden fillet nodig is. Dit helpt om ervoor te zorgen dat verbindingen sterker en betrouwbaarder zijn.
Fouten bij het positioneren van componenten
Soms verschuiven componenten van hun juiste positie wanneer ze drijven op gesmolten soldeer. Deze verkeerde uitlijning van componenten kan leiden tot circuitstoringen. IPC-richtlijnen staan tot 50% van de padbreedte toe voor verkeerd uitgelijnde componenten in zowel klasse 2 als klasse 3. Dit helpt bij het garanderen van stabiele plaatsingen.
Zorgen over boor- en gatkwaliteit
Geboorde gaten moeten nauwkeurig uitgelijnd zijn. Verschuiving van een gat van zijn positie kan ervoor zorgen dat een deel van de pad ontbreekt. Dit kan een uitbraak veroorzaken. Om dit te voorkomen, hebben IPC-klassen bepaalde tolerantieniveaus (gedeeld in de vergelijkingstabel hierboven) die helpen bij het behouden van de betrouwbaarheid.
Oppervlakte- en paddefecten
Dit omvat vaak problemen zoals onvoldoende koper of pad lifting, wat de duurzaamheid van een PCB kan beïnvloeden en deze zwak kan maken. Om dit defect te voorkomen zijn de juiste plating- en string-adhesietechnieken nodig. Ze elimineren niet alleen het defect, maar helpen ook om ervoor te zorgen dat elektrische verbindingen langer meegaan.
Conclusie
Hierboven hebben we het belangrijkste verschil uitgelegd tussen IPC-klassen, met name klasse 2 en 3. IPC-klasse 2 heeft geen strikte regels zoals klasse 3. Het biedt een balans tussen prestaties en betaalbaarheid. Klasse 3 is echter voor kritische apparaten, heeft strikte regels en brengt hoge kosten met zich mee. De hierboven besproken verschillen kunnen u helpen de juiste standaard te selecteren voor een succesvol PCB-ontwerp en productieproces. PCBTok volgt IPC-normen om kwaliteit te garanderen. Werk nu samen voor PCB-productie die voldoet aan uw projectvereisten.
Veelgestelde vragen
Waarom is Ipc klasse 3 duurder dan klasse 2?
IPC Klasse 3 is duurder omdat het strengere kwaliteitscontroles en betere materialen vereist. Het productieproces duurt ook langer vanwege gedetailleerde inspecties om maximale betrouwbaarheid te garanderen.
Kan een printplaat voldoen aan zowel IPC-klasse 2 als klasse 3-normen?
Nee, een PCB is ontworpen om te voldoen aan Klasse 2 of Klasse 3, niet aan beide. Elke klasse heeft andere vereisten voor productie en assemblage.
Hoe verschilt de nauwkeurigheid van componentplaatsing tussen klasse 2 en klasse 3?
IPC Klasse 2 staat kleine verkeerde uitlijning toe, zolang de PCB nog goed werkt. In Klasse 3 moet elk onderdeel perfect uitgelijnd zijn om betrouwbaarheid te garanderen.
Hoe verschillen de normen voor netheid tussen klasse 2 en klasse 3?
Klasse 3 hanteert strengere reinheidsnormen dan klasse 2. De verontreiniging is beperkt tot 0.78 μg NaCl/cm² of minder om het risico op corrosie en storingen te verminderen. Ter vergelijking: klasse 2 staat tot 1.56 μg NaCl/cm² toe, omdat daar niet dezelfde mate van betrouwbaarheid vereist is.
Wat is IPC-1791 en waarom is het belangrijk voor printplaten met hoge betrouwbaarheid?
IPC-1791 stelt eisen aan betrouwbare fabrikanten van elektronica en aan de beveiliging van de toeleveringsketen. Waar klasse 2 en klasse 3 de specificaties van printplaten bepalen, garandeert IPC-1791 dat uw fabrikant een veilige en betrouwbare bron is voor zeer betrouwbare militaire en ruimtevaartprojecten.
