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Introduzione
Se lavori con i PCB, probabilmente ti sei imbattuto negli standard IPC Classe 2 e Classe 3. In parole povere, la Classe 2 è per i dispositivi elettronici dedicati mentre la Classe è per i prodotti ad alta affidabilità. Per sapere cosa significano queste Classi IPC e come influenzano il tuo progetto, leggi le informazioni condivise in questo articolo.
Cosa sono le classi IPC?
Le classi IPC sono standard industriali definiti per i PCB che descrivono la qualità e l'affidabilità delle schede suddividendole in tre classi distinte: Classe 1, 2 e 3. Acquisisci una conoscenza adeguata di queste classi per scegliere il PCB giusto per i tuoi progetti.
Sessione 1
Viene utilizzato in prodotti elettrici semplici e a basso costo come giocattoli, luci LED, gadget, ecc. La perfezione non è sempre una priorità assoluta in questa Classe. Sono accettabili alcuni difetti occasionali.
Sessione 2
I PCB utilizzati in prodotti elettrici come laptop, smartphone, ecc. rientrano nella Classe IPC 2. Questa Classe deve durare più a lungo e richiede affidabilità, ma non necessita di elevata precisione come nella Classe 3.
Sessione 3
Questa Classe IPC è per PCB utilizzati in dispositivi quali equipaggiamento militare, dispositivi medici, sistemi aerospaziali, ecc. I PCB utilizzati in tali dispositivi devono raggiungere un elevato livello di precisione e durata. Sappiate che non c'è spazio per guasti nella Classe 3.
Ruolo nella produzione di PCB
In Produzione di PCB, Le classi IPC svolgono un ruolo molto importante. Contribuiscono a stabilire la qualità e l'affidabilità dei prodotti da realizzare.
La Classe 2 può apportare prestazioni a lungo termine nei prodotti. Questa Classe aiuta a bilanciare costi e prestazioni. Inoltre, prevede anche test automatizzati che garantiscono l'affidabilità. La Classe 2 IPC non necessita di ispezioni eccessive, il che rende il processo di produzione più veloce.
Al contrario della Classe 2, la Classe 3 prevede regole severe per il processo di produzione. Ogni singolo dettaglio in questa Classe viene completamente ispezionato per evitare guasti, il che aiuta ulteriormente a ottenere un'elevata precisione nella produzione.
In cosa differiscono le classi IPC 2 e 3?
Le classi IPC 2 e 3 differiscono in vari modi. Il confronto dettagliato nella tabella sottostante ti aiuterà a comprenderle meglio.
| Aspetto | Classe IPC 2 | Classe IPC 3 |
| Resistenza del giunto di saldatura | Non è richiesta alcuna altezza minima del filetto | Deve avere almeno il 25% di altezza del filetto per giunti più resistenti |
| Posizionamento dei componenti | Consente un leggero disallineamento (±0.5 mm) | Richiede un posizionamento preciso (±0.1 mm) |
| Larghezza e spaziatura della traccia | Utilizza la spaziatura standard (0.010 pollici) | Ha una spaziatura più stretta (0.007 pollici) per una maggiore densità |
| Spessore della scheda | Spessore della tavola regolare | Utilizza tavole più spesse per una maggiore durata |
| Qualità dei materiali | Può utilizzare materiali standard (Tg ≥ 130°C) | Richiede materiali di alta qualità (Tg ≥ 170°C) per la resistenza al calore |
| Standard di pulizia | Consente una contaminazione leggermente maggiore (≤ 1.56 μg NaCl/cm²) | Limiti più severi (≤ 0.78 μg NaCl/cm²) per prevenire la corrosione |
| Test e ispezione | Controlli di base con test in-circuit del 90-95% | Controlli più dettagliati con copertura dei test al 100% |
| Test di durata | Test limitati per temperatura e stress | Sottoposto a test estremi come calore elevato, vibrazioni e umidità |
| Tolleranza ai difetti | Sono accettabili piccoli difetti estetici | Nessun difetto visibile consentito per la massima affidabilità |
| Costi e tempi di produzione | Più conveniente e più veloce da produrre | Più costoso e richiede più tempo a causa di standard rigorosi |
Confronto tra IPC Classe 2 e Classe 3
Differenza tra IPC Classe 2 e Classe 3 nella produzione e nell'assemblaggio di PCB
Di seguito abbiamo menzionato le differenze tra Classe 2 e Classe 3 Standard IPC per la produzione di PCB e Assemblaggio PCBLeggili attentamente per non perdere nessun dettaglio.
Tolleranze e specifiche di progettazione
La classe 2 consente una maggiore flessibilità nell'allineamento dei componenti. Ha una tolleranza di ±0.5 mm, il che significa che c'è spazio per lievi disallineamenti dei componenti. Ma non devono influire sulle prestazioni.
Tuttavia, nella Classe 3 non c'è tale flessibilità e richiede un allineamento rigoroso con una tolleranza di ±0.1 mm. Lo scopo di tale rigore è garantire un posizionamento preciso dei componenti. Oltre a ciò, anche la larghezza e la spaziatura delle tracce sono più controllate nella Classe 3. Questo controllo è necessario per i circuiti ad alta densità.
Standard e requisiti per la saldatura
La Classe 2 ha requisiti di saldatura moderati. L'unica necessità è di garantire che i giunti di saldatura siano funzionali. Inoltre, anche i giunti a filetto non sono definiti in modo rigoroso. Al contrario, la Classe 3 richiede almeno il 25% di altezza del filetto per garantire connessioni elettriche e meccaniche più forti. Anche gli angoli di bagnatura e le tecniche di saldatura sono più critici nella Classe 3.
Controlli di qualità e standard di prova
Il processo di ispezione dei PCB di Classe 3 prevede un'ispezione dettagliata e rigorosa. Nella Classe 2, i controlli visivi vengono eseguiti utilizzando un ingrandimento da 3X a 10X. Mentre, al contrario, la Classe 3 richiede un ingrandimento da 10X a 30X per rilevare anche i difetti più piccoli.
I produttori devono eseguire l'ispezione ottica automatizzata (AOI) sia per la Classe 2 che per la Classe 3, ma stabiliscono standard di rilevamento dei difetti più rigorosi per la Classe 3. Inoltre, devono anche eseguire test a raggi X per la Classe 3, soprattutto se Ball Grid Array (BGA) vengono utilizzati componenti simili o presentano giunzioni di saldatura nascoste.
Processi di produzione e tolleranze
La classe 3 richiede profili termici stretti e necessita anche di processi di raffreddamento controllati per evitare difetti. Ma nella classe 2 è sufficiente un profilo standard con temperature intorno ai 230-250°C.
Per i PCB IPC Classe 2, il materiale dovrebbe resistere a temperature fino a 130°C prima di iniziare ad ammorbidirsi. Ma nella Classe 3 il requisito di temperatura è di 170°C o superiore per gestire condizioni estreme.
Affidabilità e prestazioni
I PCB IPC Classe 3 durano più a lungo della Classe 2 e possono sopportare condizioni difficili. Ciò rende la Classe 3 ideale per prodotti di fascia alta in cui il guasto non è un'opzione.
I PCB di Classe 2 offrono anche una buona affidabilità, ma non sono progettati per gestire condizioni difficili. Sono adatti per l'elettronica commerciale in cui sono accettabili difetti minori.
Differenze di costo
La Classe IPC 2 costa meno perché i suoi processi di produzione e ispezione non sono così rigorosi. Richiede anche meno tempo per essere prodotta. Tuttavia, la Classe IPC 3 è costosa a causa di materiali di qualità, livelli di tolleranza più rigorosi e ispezioni.
Difetti PCB secondo gli standard IPC
Ci sono alcuni difetti nei PCB che possono influenzare le prestazioni e l'affidabilità di una scheda. Gli standard IPC stabiliscono linee guida rigorose per ridurli al minimo. Ecco alcuni difetti comuni e come vengono affrontati.
Anelli anulari
Si tratta di pad in rame che circondano i fori praticati su un PCB e spesso presentano il problema delle fratture. Avere fratture negli anelli anulari porta ulteriormente a connessioni deboli. Gli standard IPC consentono una frattura a 90 gradi, ma solo per la Classe 2. Nella Classe 3 gli anelli angolari dovrebbero essere perfetti senza rotture per la massima durata.
Giunti a saldare
Giunti di saldatura scadenti sono un altro difetto comune che si verifica quando vengono utilizzate impostazioni di calore non corrette o tecniche di saldatura non idonee. Ad esempio, se il saldatore è troppo freddo, la connessione diventa debole.
Ci sono regole chiare negli standard IPC che possono aiutare a evitare questo difetto. Nella Classe 2 è necessario un raccordo a 180 gradi, mentre nella Classe 3 è necessario un raccordo a 270 gradi. Ciò aiuta a garantire che i giunti siano più forti e affidabili.
Errori di posizionamento dei componenti
A volte, i componenti si spostano dalla loro posizione corretta quando galleggiano sulla saldatura fusa. Questo disallineamento dei componenti può portare a guasti del circuito. Le linee guida IPC consentono fino al 50% della larghezza del pad per i componenti disallineati sia in Classe 2 che in Classe 3. Ciò aiuta a garantire che i posizionamenti siano stabili.
Problemi di perforazione e qualità dei fori
I fori devono essere allineati con precisione. Lo spostamento di un foro dalla sua posizione può far mancare una parte del pad. Ciò può causare una rottura. Per evitare ciò, le classi IPC hanno determinati livelli di tolleranza (condivisi nella tabella di confronto sopra) che aiutano a mantenere l'affidabilità.
Difetti di superficie e di pad
Ciò spesso include problemi come rame insufficiente o sollevamento del pad che possono influire sulla durata di un PCB e renderlo debole. Per evitare questo difetto sono necessarie tecniche di placcatura e adesione delle stringhe appropriate. Non solo eliminano il difetto, ma aiutano anche a garantire che le connessioni elettriche durino più a lungo.
Conclusione
In precedenza abbiamo spiegato la differenza fondamentale tra le classi IPC, in particolare tra la classe 2 e la classe 3. La classe IPC 2 non ha regole rigide come la classe 3. Offre un equilibrio tra prestazioni e convenienza. Tuttavia, la classe 3 è per dispositivi critici, ha regole rigide e comporta costi elevati. Le differenze sopra discusse possono aiutarti a selezionare lo standard giusto per un processo di progettazione e produzione di PCB di successo. PCBTok segue gli standard IPC per garantire la qualità. Diventa partner ora per la produzione di PCB che soddisfa i requisiti del tuo progetto.
Domande frequenti
Perché la classe IPC 3 è più costosa della classe 2?
La Classe IPC 3 è più costosa perché richiede controlli di qualità più rigorosi e materiali migliori. Il processo di produzione richiede anche più tempo a causa di ispezioni dettagliate per garantire la massima affidabilità.
Un PCB può soddisfare sia gli standard IPC Classe 2 che Classe 3?
No, un PCB è progettato per soddisfare la Classe 2 o la Classe 3, non entrambe. Ogni classe ha requisiti diversi per la produzione e l'assemblaggio.
In che modo la precisione del posizionamento dei componenti differisce tra Classe 2 e Classe 3?
La Classe IPC 2 consente un disallineamento minore, purché il PCB funzioni correttamente. Nella Classe 3, ogni componente deve essere perfettamente allineato per garantire l'affidabilità.
Come variano gli standard di pulizia tra la Classe 2 e la Classe 3?
La classe 3 ha norme più severe standard di pulizia rispetto alla Classe 2. Limita la contaminazione a 0.78 μg NaCl/cm² o meno per ridurre il rischio di corrosione e guasti. In confronto, la Classe 2 consente fino a 1.56 μg NaCl/cm², poiché non richiede lo stesso livello di affidabilità.