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Klasse 1 Platinen sind auf allgemeine elektronische Geräte mit begrenzter Lebensdauer und einfacher Funktion ausgelegt, wie sie in Fernbedienungen zu finden sind. Klasse 2 Platinen eignen sich hervorragend für spezialisierte elektronische Produkte wie Fernseher, Computer und Klimaanlagen.
Für Spitzenleistungen in anspruchsvollen Bereichen wie militärische und medizinische Anwendungen sind Klasse 3 Platinen die bevorzugte Wahl.
Als PCB-Hersteller erhalten wir häufig Anfragen von Designern zu den Unterschieden zwischen den IPC-Klassen 1, 2 und 3. Die Wahl der Platine hängt von der spezifischen Anwendung ab, für die sie verwendet werden soll.
Wesentliche Merkmale des Designs und der Herstellung von IPC Klasse 3 PCBs
Klasse 1 Platinen sind für allgemeine elektronische Geräte mit begrenzter Lebensdauer und einfacher Funktion vorgesehen. Diese Klasse umfasst die typischen Alltagsprodukte. Klasse 1 Platinen erlauben verschiedene kosmetische Mängel, solange sie die Funktion der Platine nicht beeinträchtigen. Die Zuverlässigkeit des Produkts ist kein kritischer Faktor für diese Art von Platinen. Sie werden beispielsweise in LED-Leuchten und Kinderspielzeug verwendet. Sie sind die kostengünstigsten Platinen in der Branche, haben jedoch eine begrenzte Lebensdauer.
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Klasse 2 Platinen bieten eine höhere Zuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer. Sie folgen strengeren Standards als Klasse 1, aber erlauben einige kosmetische Mängel.
Hier ist der durchgehende Betrieb bevorzugt, aber nicht kritisch. Klasse 2 Produkte sind keinen extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Von der Platine wird erwartet, dass sie kontinuierlich läuft, aber ihr Betrieb ist nicht übermäßig kritisch. Diese Art von Platinen wird in Laptops, Smartphones, Tablets, Kommunikationsgeräten usw. verwendet.
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Klasse 3 Platinen umfassen Produkte, bei denen eine hohe Leistung oder Leistung auf Abruf entscheidend ist, keine Ausfallzeiten des Produkts toleriert werden können, die Endnutzungsumgebung ungewöhnlich anspruchsvoll sein kann und das Produkt bei Bedarf funktionieren muss.
Klasse 3 Platinen müssen eine unterbrechungsfreie Funktion auch in anspruchsvollen Betriebsumgebungen gewährleisten. Es darf keine Geräteausfallzeiten geben. Diese Platinen werden mit strengen Standards einer hohen Inspektion und Prüfung hergestellt. Dadurch sind sie äußerst zuverlässig. Zusätzlich zu den Klasse 3-Standards müssen diese Platinen auch die zusätzlichen Anforderungen des IPC 6012E-Dokuments erfüllen. Dieses Dokument definiert die Anforderungen für Platinen, die in militärischen, medizinischen und automobilen Anwendungen verwendet werden.
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Das IPC D-33AM Arbeitsgruppe hat dieses Dokument erstellt und konzentriert sich hauptsächlich auf:
- Standardgröße und in Massen produzierte Platinen
- Hochdichte Verbindungstechnologie-Platinen, die in menschlichen Körperimplantaten verwendet werden. Es behandelt Miniaturmerkmale wie Leiterbahnweiten/Abstände unter 60 µm (2,3 mil) und Durchgangslochstrukturen unter 100 µm (4 mil)
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Das IPC-6012EA-Addendum wurde für Platinen entwickelt, die in der Automobilindustrie verwendet werden. Es behandelt die Vibration und den Temperaturzyklus der Automobilumgebung. Dieses Addendum legt die Spezifikationen für Folgendes fest:
- Angehobene Pads
- Dielektrische Entfernung (z.B. Kapillarwirkung)
- Genauigkeit der Mustermerkmale
- Lötmaskendicke
- Reinlichkeit
- Spezifikationen für Zuverlässigkeitstests
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Die wesentlichen Unterschiede zwischen IPC Klasse 2 und Klasse 3
Die Unterschiede zwischen Klasse 2 und Klasse 3 PCBs sind in der Infografik unten zusammengefasst.
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Die Spezifikationen für Klasse 2 und Klasse 3 unterscheiden sich in den Designregeln, der Herstellung und der Inspektion. Klasse 3 Platinen erfordern eine striktere Prüfung und zusätzliche Tests, um die unterbrechungsfreie Funktion in anspruchsvollen Umgebungen zu gewährleisten.
Einige der wesentlichen Unterschiede sind:
- Klasse 2 erlaubt geringfügige visuelle Mängel bei der Platzierung von SMD-Komponenten, während Klasse 3 keine Unvollkommenheiten in der Komponentenplatzierung akzeptiert.
- Lötstellen für Klasse 3 Platinen dürfen keine Hohlräume, Risse oder Defekte aufweisen. Bei Klasse 2 sind geringfügige visuelle Mängel erlaubt.
- Klasse 2 erfordert eine Füllung von 50% des Durchgangslochs, Klasse 3 erfordert eine Füllung von 75%.
- Klasse 2 erlaubt einen 90°-Leiterplattenausbruch, Klasse 3 akzeptiert keinen angehobenen oder gebrochenen Leiterplattenring.
Das sind nur einige der Unterschiede zwischen Klasse 2 und Klasse 3. Es ist wichtig, diese Unterschiede zu beachten und mit Ihrem PCB-Hersteller zu kommunizieren, um sicherzustellen, dass Ihre Platine den richtigen Standards entspricht.
PCB-Querschnittsanalyse zur Überprüfung der Spezifikationen
Visuelle und Röntgeninspektionen reichen manchmal nicht aus, um die Integrität einer Platine zu gewährleisten. Um sicherzustellen, dass Ihr PCB-Hersteller Ihre Anforderungen erfüllt, können Sie eine Querschnittsanalyse anfordern. Diese zerstörerische Technik ist die beste Möglichkeit, die interne Struktur Ihrer Platine zu überprüfen, meistens mit einem Mikroskop. Der Test kann verschiedene Aspekte wie Risse, Lunker in Lötstellen, Durchkontaktierungsverfüllungen usw. überprüfen.
Um eine Querschnittsanalyse durchzuführen, wird eine PCB-Probe aus einer Produktionscharge ausgewählt. Kritische Bereiche werden isoliert und senkrecht zur Ebene durchschnitten, um den Querschnitt freizulegen. Der Querschnitt wird auf einem Halter montiert, poliert und mit einem Mikroskop auf Defekte untersucht. Der Vergleich der Analyse mit den Anforderungen gemäß IPC Klasse 3 erfolgt. Digitale Fotos werden zur Aufzeichnung der identifizierten Defekte erstellt.
Die Querschnittsanalyse gewährleistet, dass Ihre Platine den spezifizierten Anforderungen entspricht und ist ein wichtiger Schritt, um die Qualität und Zuverlässigkeit eines PCBs sicherzustellen.
Testcoupons zur Untersuchung interner Defekte und thermischer Belastung von Klasse 3 Platinen
Testcoupons sind standardisierte Leiterplattenmuster mit denselben Merkmalen wie die tatsächliche Platine. Sie bewerten die elektrischen und mechanischen Eigenschaften Ihrer Leiterplatte. Für Klasse 3 Platinen sind präzise Informationen zu den Testcoupon-Anforderungen erforderlich, um einen nahtlosen Testvorgang zu gewährleisten.
Es gibt verschiedene Arten von Testcoupons, die für Klasse 3 Platinen verwendet werden:
IPC-2221 A/B-Testcoupon: Dieser Testcoupon inspiziert sowohl Durchkontaktierungen als auch Komponentenlöcher. Der äußere Ring wird als Testcoupon A bezeichnet, der innere Ring repräsentiert Coupon B. Testcoupon A erlaubt die Simulation von Nacharbeiten von Komponentenlöchern und umfasst große Löcher mit einem Durchmesser von 1,905 mm. Coupon B bewertet die thermische Belastung von Durchkontaktierungen und enthält kleinere Löcher mit einem Durchmesser von 0,15 mm. Kleine Durchkontaktierungen sind anfällig für erhöhten Zugspannungen in den Hülsen in der Nähe der zentralen Z-Achse der Platine.
IPC-2221 D-Testcoupon: IPC D-Coupons können Defekte wie vorzeitiges Versagen, Verzinnungsfehler, dünnen Kupfer und Zwischenebenentrennung effektiv identifizieren. Diese Coupons sind strategisch in allen vier Ecken und dem Zentrum des Panels für jede Durchkontaktierung angeordnet, um den Interkonnektionswiderstand, die Kontinuität und die Schichtaufbauten Ihrer Leiterplatte zu bewerten. Der Coupon ist mit einer ausreichenden Anzahl von durchkontaktierten Löchern oder Durchkontaktierungen verbunden, die in einer Daisy-Chain-Struktur für eine hohe Präzision bei der Widerstandsmessung angeordnet sind.
Die Verwendung von Testcoupons ermöglicht die genaue Untersuchung interner Defekte und die Beurteilung der thermischen Belastung von Klasse 3 Platinen. Diese Tests tragen zur Sicherstellung der Integrität und Zuverlässigkeit Ihrer Platine bei.
Die IPC-Klasse bestimmt die Anforderungen an das Design, die Herstellung und die Inspektion von Leiterplatten. Als Designer ist es wichtig, die IPC-Design- und Fertigungsstandards zu kennen und anzuwenden, um hochwertige Platinen zu entwickeln und Kosten zu senken. Durch die Einhaltung der Standards können Sie eine zuverlässige Platine herstellen und die Anforderungen Ihrer Anwendung erfüllen.
Quellen:
