Остатній посібник з товщини друкованих плат: Комплексний посібник 2025

Вступ до товщини друкованої плати

При проектуванні друкованої плати ( ПКБ ), товщина плати є одним із ключових факторів, що визначають успішність проекту. Товщина PCB вказує на загальну висоту плати, включаючи всі шари міді, підкладку, препрег, маску для паяння та поверхневе покриття — від нижнього шару до верхнього. Вибір відповідної товщини має важливе значення для проектування електронних виробів, тому перед початком розробки конструкції слід обов’язково врахувати й перевірити оптимальну товщину для конкретного застосування.

Наведений посібник щодо товщини друкованих плат надає всебічне введення до стандартів товщини друкованих плат, факторів, що впливають на товщину плати, впливу товщини друкованої плати на електричні, теплові та механічні характеристики, а також як обрати правильну товщину залежно від конкретних потреб. Незалежно від того, чи потрібна вам стандартна товщина друкованої плати для двошарової плати, чи ви розглядаєте нестандартні варіанти товщини для багатошарової плати, цей посібник допоможе вам забезпечити відповідність вашого проекту вимогам виготовлення, складання та експлуатації.

Що таке товщина друкованої плати? Розуміння товщини друкованої плати та її важливість

Товщина друкованої плати вказує на загальну товщину плати, включаючи всі шаруваті прошарки. Розуміння товщини друкованої плати є однією з фундаментальних основ, які має знати кожен розробник і виробник друкованих плат.

Чому важлива товщина друкованої плати

Міцність конструкції: відповідна товщина друкованої плати забезпечує виконання вимог до механічної міцності. Плати з більшою товщиною менше схильні до вигинання або руйнування, що особливо важливо для великих плат або тих, які піддаються механічним навантаженням.

Електричні характеристики: товщина друкованої плати впливає на передачу сигналу та контроль імпедансу, особливо у високочастотних або радіочастотних платах. Діелектрична товщина між шарами міді є критичною для ліній із контролем імпедансу.

Тепловий менеджмент: товщі підкладки та збільшена товщина мідної фольги покращують ефективність відведення тепла.

Виробництво та монтаж: стандартизована товщина друкованих плат допомагає оптимізувати процеси виробництва та складання, забезпечуючи сумісність і стабільність із з’єднувачами, технологіями паяння та корпусами.

Адаптивність до застосування: у випадках, пов’язаних із важкими з’єднувачами або потужними додатками з високим струмом, часто потрібні товщі матеріали друкованих плат.

Посібник з побудови друкованих плат: анатомія та шари товщини плати

Загальна товщина друкованої плати є сумарним результатом товщин усіх матеріальних шарів у конструкції.

Шари, які впливають на загальну товщину друкованої плати:

Шар мідної фольги:
Товщина міді зазвичай вимірюється в унціях на квадратний фут (oz). Стандартні значення товщини міді (наприклад, 1 oz, 2 oz та 3 oz) безпосередньо впливають на здатність провідників пропускати струм і на товщину провідників.

Діелектричне основа і препрег:
Вибір матеріалів основи (наприклад, FR4, поліімід) і товщина препрегу не лише визначають загальну товщину, але й суттєво впливають на електричні характеристики та теплові властивості.

Товщина захисного лаку:
Хоча зазвичай менше ніж 0,05 мм, наявність захисного лаку трохи збільшує загальну товщину і відіграє важливу роль у надійності паяних з'єднань.

Процеси поверхневого покриття:
Незалежно від того, чи це ENIG (хімічне нанесення нікелю та золота), HASL (вирівнювання оловом гарячим повітрям) чи OSP (органічний захисний шар для паяння), ці процеси додають лише мікронну товщину. Однак вони мають важливе значення для якості паяння і особливо важливі для контролю товщини в прецизійних або високочастотних застосуваннях.

Поширені стандарти товщини друкованих плат: Вибір правильної товщини для вашого проекту

Стандартні товщини у виробництві друкованих плат

Розуміння товщини мідного шару друкованих плат: стандарти, товщина фольги та сфери застосування

Товщина мідної фольги безпосередньо впливає на обробку сигналів і можливості передачі потужності, що робить її невід'ємним основним елементом будь-якого посібника з товщини друкованих плат.

Визначення товщини міді
Стосується товщини мідного шару на кожній стороні друкованої плати, яка зазвичай вимірюється в унціях на квадратний фут (oz/ft²). Наприклад, товщина міді 1 oz становить приблизно 35 мікрометрів, що є найпоширенішою одиницею виміру в виробництві друкованих плат.

Вплив основи
Товщина мідної фольги визначає не лише здатність провідників проводити струм, але й безпосередньо впливає на мінімальний крок провідників, загальну товщину плати та ефективність тепловідведення.

Поширені специфікації та сфери застосування
• 1 oz (35 мкм) – стандартні сигнальні лінії та силові провідники, широко використовуються в побутовій електроніці.
• 2 oz (70 мкм) – високострумові та силові друковані плати, ширші провідники, покращені тепловідведення.
• 3 oz (105 мкм) – високопотужні схеми, драйвери світлодіодів і друковані плати з товстим шаром міді, розроблені для роботи під дією імпульсних навантажень.

Вага міді та сфери застосування

Фактори, що впливають на товщину друкованої плати: як вибрати правильну товщину

Жоден посібник з товщини друкованих плат не буде повним без глибокого аналізу ключових змінних, які визначають оптимальну товщину друкованої плати. Обираючи відповідну товщину для вашого проекту, звертайте увагу на такі важливі елементи:

1. Кількість шарів плати

• Багатошарова плата (4, 6, 8 або більше шарів) природно матиме більшу загальну товщину, ніж двошарова плата. Кожен додатковий шар друкуваної плати вимагає додаткового препрегу та міді, що впливає на кінцеву товщину.

2. Використані матеріали плати

• Вибір підкладки впливає не лише на діелектричну проникність, але й на механічну міцність та стійкість до тепла. Стандартний матеріал FR4 поширений для загального використання, тоді як поліімідні та металеві основи використовуються для гнучких плат або завдань із високим тепловим навантаженням.
• Товщина основного шару та тип використаного препрегу в проектуванні та виготовленні друкованих плат може впливати на стабільність і надійність друкованої плати.

3. Товщина мідної фольги/міді

• Товщина міді безпосередньо впливає на вимоги до ширини провідників, розсіювання потужності та іноді на товщину друкованої плати. Товщину міді зазвичай встановлюють виходячи з вимог струму застосунку.

4. Вимоги до застосувань

• Потужні друковані плати та промислові контролери можуть вимагати більшої товщини плати для забезпечення механічної стійкості та теплового управління, тоді як високочастотні плати можуть потребувати меншої товщини діелектрика для узгодження імпедансу.
• Для побутових пристроїв використання тоншої друкованої плати може дозволити створення менших і легших продуктів.

5. Механічні обмеження

• Якщо плата повинна поміститися в надкомпактному просторі або потребує спеціальних роз’ємів, правильна товщина є ключовою для проектування функціонально сумісної друкованої плати.

6. Теплові аспекти

• Товщина міді та загальна товщина плати впливають на розсіювання тепла. У випадках, коли існує ризик перегріву, рішенням часто є використання більш товстої плати з оптимальним шаруватим виконанням.

7. Вартість та обмеження виробництва

• Більша товщина друкованих плат, нестандартні конструкції або рідкісні розміри товщини підвищують вартість виготовлення та виробництва друкованих плат. Стандартні товщини (наприклад, 1,6 мм) є економнішими та швидшими у складанні.

8. Лак для паяння та поверхневе покриття

• Товщина та покриття маски для паяння є незначними, але можуть впливати на точність посадки при паянні BGA, QFN та мікроелектронних корпусів з дрібним кроком.

Як товщина друкованої плати впливає на продуктивність і надійність

Товщина друкованої плати безпосередньо впливає на критичні електричні та фізичні характеристики конструкції.

Цілісність сигналу та імпеданс

• У високошвидкісних цифрових та ВЧ-платах товщина діелектрика (відстань між мідними шарами) визначає імпеданс сигналу.
• Тонші плати дозволяють точніше керувати імпедансом.

Енергопостачання та тепловідведення

• Правильна товщина забезпечує ефективне розсіювання тепла, запобігаючи утворенню гарячих точок і відмовам у платах живлення, силовій електроніці та світлодіодному освітленні.
• Товща мідь і товщі друковані плати забезпечують більш стабільний розподіл струму.

Механічна міцність

• Товщі друковані плати витримують навантаження, вібрацію та багаторазові цикли вставляння/витягування. Наприклад, в автомобільних електронних керуючих пристроях (ECU) і промислових системах керування часто вказується мінімальна товщина плати для забезпечення міцності.

Виробництво та збірка

• Стандартна товщина, наприклад 1,6 мм, забезпечує просту сумісність зі стандартними роз'ємами галузі, хвильовим паянням і оплавними пічками.
• Плати, які надто товсті або надто тонкі, можуть призводити до додаткових витрат на виробництво або вимагати спеціалізованих процесів збірки.

Вплив товщини друкованої плати на різні застосування

Оптимізація товщини друкованої плати для спеціальних застосувань

Необхідно уточнити, коли потрібні нестандартні або індивідуальні товщини.

Гнучкі та носимі друковані плати
• Вимагають надтонких підкладок (0,2–0,4 мм) для збереження гнучкості та комфорту.
• Основний принцип: завжди перевіряйте мінімальний радіус вигину та переконайтеся, що виробник може забезпечити точний контроль товщини без погіршення міцності.

Високочастотні та РЧ-схеми
• Точний контроль імпедансу вимагає суворого дотримання допусків на товщину діелектричного шару.
• У багатошарових конфігураціях слід використовувати спеціальні матеріали препрегу та зводити загальну товщину до мінімуму для оптимальної якості сигналу.

Електроніка для високопотужних, промислових та автомобільних застосувань
• Використовуйте міцні товсті основи (≥2,0 мм) з важким мідним шаром (2–3 унції), щоб відповідати вимогам захисту від сплесків напруги, теплового управління та безпеки.
• Можливо, знадобиться індивідуальна товщина при використанні стрічкових потужних з’єднувачів або великих кріпильних гвинтів.

Світлодіодне освітлення та силові модулі
• Алюмінієві або керамічні основи зазвичай мають загальну товщину понад 2 мм, щоб забезпечити ефективне відведення тепла від компонентів.
• Тепловий режим стає ключовим аспектом при проектуванні товщини.

Останні тенденції та інновації у товщині друкованих плат у 2025 році

Зменшення пристроїв, тонші плати

• Споживчі тенденції до менших і легших пристроїв означають, що все більше плат виготовляються товщиною 0,6–1,0 мм.
• «Безкорпусні» плівки та сучасні конструкції багатошарових плат дозволяють виходити за межі можливого для продуктів IoT, медичних та носимих пристроїв.

Товстіший мідний шар, розумне електроживлення

• Сучасне міднення дозволяє створювати потужні конструкції (до 6 унцій міді), не ризикуючи дефектами травлення чи деформацією.
• Шарувате мідне покриття (змінна товщина міді на одній друкованій платі) дозволяє цілеспрямовано розташовувати товсті та тонкі ділянки.

Екологічність та відповідність нормативним вимогам

• Матеріали, що не містять галогенів і відповідають вимогам RoHS, тепер є стандартом, що іноді призводить до незначного збільшення загальної товщини друкованої плати.
• Виробники друкованих плат, які проактивно керують цими тенденціями, в кінцевому підсумку постачають більш надійну та відповідну продукцію.

Автоматичне тестування товщини та контроль якості

• Сучасні виробничі лінії друкованих плат тепер включають вимірювання товщини за допомогою лазера та перевірки AOI, що гарантує вузькі допуски та відповідність стандартам товщини, таким чином зменшуючи втрати виходу придатної продукції.

Вибір правильної товщини друкованої плати: покроковий посібник

Ось ваш простий посібник з вибору товщини друкованої плати:

Визначте призначення та умови експлуатації: Запитайте себе: яким механічним, електричним і тепловим навантаженням буде піддана моя плата? Це визначить оптимальну товщину.

Оберіть стандартну товщину, якщо можливо: 1,6 мм — найпоширеніший варіант для більшості конструкцій, що робить виготовлення друкованих плат дешевшим і спрощує збірку.

Розрахуйте вимоги до товщини міді: Скористайтеся стандартами IPC та калькуляторами, щоб визначити мінімальну товщину міді для вашого пікового струму.

Врахуйте кількість шарів друкованої плати: Більше шарів = більша товщина. Багатошарова друкована плата завжди буде товстішою, ніж двошарова з однаковим матеріалом основи.

Промоделюйте структуру шарів: Скористайтеся інструментами проектування друкованих плат, щоб візуалізувати та перевірити вашу структуру шарів — деякі дозволяють виконувати сканування за товщиною для оптимізації продуктивності та технологічності.

Зверніться до виробника друкованих плат: Своєчасний зворотний зв'язок допоможе вам збалансувати продуктивність із можливостями виготовлення та уникнути технологічних перешкод.

Оформіть свої вимоги документально: Зазначення товщини, ваги міді та структури діелектрика у ваших вказівках для виробництва мінімізує недорозуміння та допомагає забезпечити відповідність друкованої плати очікуванням.

Поширені помилки при виборі товщини друкованої плати

• Плутанина кількості шарів друкованої плати з загальною товщиною: Більша кількість шарів не завжди означає товщу плату, якщо використовуються тонкі преґризи або основа.
• Ігнорування сумісності з’єднувачів або корпусу: Не кожна стандартна товщина друкованої плати підходить для всіх з’єднувачів — обов’язково перевірте перед фіналізацією конструкції.
• Надмірна оптимізація одного аспекту проектування друкованих плат: Жертвування міцністю заради тонкості або навпаки може призвести до відмови друкованої плати в експлуатації.
• Неврахування ваги міді: Збільшення товщини міді значно змінює мінімальну ширину провідника, збільшує остаточну товщину та може вплинути на складання.
• Ігнорування виробничих допусків: Індивідуальні або рідкісні товщини можуть означати довший термін очікування або додаткові витрати.

Поширені запитання: Найпоширеніші запитання щодо товщини друкованих плат

Питання: Яка стандартна товщина друкованої плати?

Відповідь: Стандартна товщина друкованої плати — 1,6 мм, але підтримується багато значень від 0,4 мм до 3,2 мм.

Питання: Як вказується загальна товщина плати?

Відповідь: Товщина вказується як загальна висота від однієї поверхні друкованої плати до іншої, включаючи всі шари та покриття.

Питання: Чому так важлива товщина друкованої плати?

Відповідь: Товщина впливає на міцність, якість сигналу, розсіювання тепла та сумісність із процесами виробництва.

Питання: У мене двошарова друкована плата — яку товщину рекомендовано використовувати?

Відповідь: Більшість двошарових плат використовують товщину 1,6 мм, що вважається найкращою для масових з'єднувачів і зручності обробки.

Питання: Чи можу я замовити власну товщину для моєї друкованої плати?

Відповідь: Так, це можливо. Однак нестандартна товщина може вимагати більшого часу виготовлення та призводити до вищих витрат на виробництво друкованих плат. Завжди заздалегідь узгоджуйте свої потреби щодо нестандартної товщини з виробником.

Питання: Чи впливає товщина друкованої плати на процес монтажу?

Відповідь: Безперечно. Плати тонші за стандартні (наприклад, менше 1,0 мм) можуть вимагати спеціального поводження під час монтажу, тоді як товщина понад 2,4 мм може не підходити для типових автоматизованих систем монтажу або роз’ємів без модифікацій.

Питання: Чи підвищується надійність при збільшенні товщини плати?

Відповідь: Не завжди. Хоча більша товщина плати може покращити механічну міцність і розсіювання тепла, надмірна товщина може збільшити вартість матеріалів і ускладнити реалізацію дрібних елементів, необхідних у високощільному дизайні плат.

Питання: Чи існують рекомендації щодо вибору товщини мідного шару на друкованій платі?

Так! Зверніться до IPC-2221 та керівництва з проектування вашого виробника друкованих плат, щоб дізнатися рекомендовану товщину міді залежно від потреби у струмопровідності; для більшості застосунків використовують 1 або 2 унції, але в потужних схемах може знадобитися 3 унції або навіть більше.

Як товщина міді впливає на травлення та виготовлення?

Збільшення товщини фольги міді вимагає більших мінімальних ширини провідника та відстані між ними і може ускладнити процес травлення, особливо в багатошарових друкованих платах із високою товщиною міді на декількох шарах.

Чи існує оптимальна товщина для усіх конструкцій друкованих плат?

Немає єдиної товщини, що підходить усім. Щоб визначити оптимальну товщину, проаналізуйте механічні, електричні та вартісні вимоги кожного проекту. Використовуйте цей комплексний посібник, щоб зробити правильний вибір.

Висновок: Важлива роль товщини друкованої плати

Розуміння стандартів товщини друкованих плат, важливості товщини міді та факторів, що впливають на загальну товщину плати, є ключовим для сучасного проектування та виробництва друкованих плат. Правильна товщина друкованої плати безпосередньо впливає на кожен ключовий аспект вашого пристрою: електричні характеристики, теплове управління, механічну міцність, технологічність виробництва та економічну ефективність.