用于 PCB 設計的 IPC 類(lèi)別和符合 IPC 標準

2021-07-06

用于 PCB 設計的 IPC 類(lèi)別和符合 IPC 標準

無(wú)論您是從事電子設計、制造還是國防工作，標準組織的字母湯都非常廣泛，而且可能看起來(lái)令人生畏。IPC 標準是最廣泛接受和最重要的 PCB 設計和制造標準之一。IPC 標準將影響設計師如何創(chuàng )建他們的電路板以及他們如何為不同行業(yè)的生產(chǎn)做好準備。這些標準旨在確保性能和可靠性，并為許多行業(yè)所接受。

盡管 IPC 標準對于確保設計性能、可靠性和質(zhì)量至關(guān)重要，但它們并不是對所有行業(yè)都重要的唯一標準。其他影響 PCB 設計的重要標準組織包括 ASME、ANSI、IEC、MIL-PRF 和其他針對特定產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)標準。無(wú)論哪種標準對您的設計很重要，最好的 PCB 設計軟件都可以通過(guò)將設計要求編碼為設計規則來(lái)幫助您符合您的標準。

唯一具有可根據 IPC 標準定制的設計和驗證功能的統一 PCB 設計套件。

在眾多的電子標準組織中，所有設計者都應該知道的組織是IPC。這些行業(yè)標準旨在確保印刷電路和其他電子組件的可靠性和可制造性。IPC 標準的目標是確保電子產(chǎn)品的可靠性、安全性和可制造性。無(wú)論您在哪個(gè)行業(yè)工作，IPC 都可能定義標準，為您的產(chǎn)品指定重要要求。

很少有人閱讀過(guò)完整的 IPC 標準，僅僅是因為它們的廣度和深度。如果您是一名 PCB 設計師，您應該熟悉一些非常重要的標準。當您使用帶有集成合規性工具的正確設計軟件時(shí)，遵守 IPC 標準并針對不同的 IPC 產(chǎn)品類(lèi)別進(jìn)行設計可能比您想象的要容易。Altium Designer 的集成設計規則引擎允許您將重要的 IPC 標準定義為設計約束，從而幫助您遵守這些重要標準。

PCB設計和制造的IPC標準

IPC 標準包括對印刷電路板所有方面的多項制造要求。這些制造要求最終會(huì )轉化為設計要求，設計人員需要 PCB 設計軟件來(lái)幫助確保他們的電路板符合 IPC 設計要求。一些示例包括通孔和微通孔制造、焊點(diǎn)強度要求、阻焊材料和厚度、基板的材料特性以及其他一些制造要求。

哪些 IPC 部分與 PCB 設計和制造相關(guān)？

IPC 標準有很多部分，并不是所有部分都適用于每種電路板設計。此外，每個(gè)標準都是一份很長(cháng)的文件，其中包括對設計人員、制造商或兩者的一系列要求。一些重要的 IPC 設計標準包括：

IPC 2221：在 PCB 和其他形式的組件安裝或互連結構中建立了一些通用設計和性能要求。

IPC 4101：定義用于構建疊層的 PCB 層壓材料和其他材料的材料要求。

IPC 2152：一種較新的標準，它定義了許多不同應用中銅跡線(xiàn)和平面的載流要求。

IPC 4761：涵蓋過(guò)孔保護的設計指南，以確?？煽啃?、可制造性和質(zhì)量。

IPC 6012：定義了從 IPC 2221、IPC 4101 和其他質(zhì)量要求編譯而來(lái)的通用性能要求。相關(guān)的 IPC 6013 標準將相同的想法應用于柔性電路板。

IPC-A-600 系列：定義印刷電路板的驗收指標，以及各種印刷電路板組件的三個(gè)標準 IPC 等級。

IPC 7351：指定 SMT 組件的封裝和焊盤(pán)圖案要求。組件制造商在設計焊盤(pán)圖案時(shí)使用這些規范，以確?？珊感院涂煽康碾姎膺B接。

IPC-1752A：材料聲明管理標準定義了設計者、分銷(xiāo)商和制造商之間交換數據的報告格式。

還有許多其他標準會(huì )影響印刷電路板的設計、制造和認證，但并非所有這些標準都對 PCB 設計人員至關(guān)重要。上面列表中的重要設計要求將在很大程度上影響諸如間隙、測試要求、特征尺寸、機械設計要求和保護要求以確保高質(zhì)量。

在您的設計軟件中需要理解的重要一點(diǎn)是將這些要求編碼到您的設計規則中，以便您可以在準備制造和組裝之前快速評估您的物理布局。最好的 PCB 設計工具將直接從您的設計規則中獲取這些要求，并在任何應用中立即評估您的電路板。

在某些設計中，例如 HDI 電路板，您需要在著(zhù)陸圖案中使用帶帳篷孔或 VIPPO 的過(guò)孔。

IPC-2152 標準定義了走線(xiàn)中不同銅重的走線(xiàn)寬度和電流容量之間的推薦關(guān)系。

IPC-7351 定義了元件封裝的焊盤(pán)圖案標準，元件設計者應注意這些標準以確保電路板上的可制造性。

您可以在 Altium Designer 中設計符合 IPC-7351 的組件封裝。

PCB 設計人員需要了解哪些有關(guān) IPC 類(lèi)的信息？

IPC 標準定義了四種產(chǎn)品分類(lèi)。1 類(lèi)定義了對壽命有限且功能簡(jiǎn)單的一般印刷電路板的要求。這些板用于一次性使用或一次性產(chǎn)品。2 類(lèi)定義了需要延長(cháng)使用壽命和按需性能的電子產(chǎn)品的設計要求。與簡(jiǎn)單設備相比，這些板往往具有更復雜的功能，并且通常是大型系統（如計算機或電視）的一部分。

與 1 類(lèi)和 2 類(lèi)電路板相比，3 類(lèi) PCB 具有更嚴格的制造公差和更嚴格的可靠性要求。不是專(zhuān)業(yè)設計師的人可能會(huì )設計 1 類(lèi)電路板。更復雜的產(chǎn)品往往采用 2 類(lèi)或 3 類(lèi)。IPC 3 類(lèi)/A 類(lèi)采用 3 類(lèi)可靠性要求并將其應用于軍事和/或航空航天電子產(chǎn)品。其他重要的軍用產(chǎn)品標準組織包括 ISO、MIL、FAA 和 SAE。

要更全面地了解適用于 PCB 制造的 IPC 要求，您可以查看 IPC制造商的清單。

IPC 2 類(lèi)和 3 類(lèi)之間的差異

定義為第 3 類(lèi)的產(chǎn)品必須根據包括電鍍厚度、層壓板/阻焊層選擇、PCB 制造工藝、材料資格和質(zhì)量檢查在內的標準制造。2 類(lèi)和 3 類(lèi)之間的主要區別在于 SMT 組件的組件放置要求。3 級對組件提出了更嚴格的清潔度要求，定義了明確的通孔鍍層厚度以及 PCB 表面的鍍層厚度。

IPC 3 類(lèi) PCB 中使用淚珠作為一種防止走線(xiàn)與過(guò)孔相交的方法。

PCB 設計人員需要在設計階段解決所有這些制造要求。在您將電路板發(fā)送給制造商后，在設計時(shí)解決這些問(wèn)題將防止重新設計。遵循有關(guān)設計和制造的重要 IPC 標準也有助于確保您獲得盡可能高的電路板產(chǎn)量。

每個(gè)產(chǎn)品都存在缺陷，但這些缺陷應該足夠小，以便您的電路板在制造過(guò)程中不會(huì )出現重大問(wèn)題。

針對 3 類(lèi)產(chǎn)品的環(huán)形圈的 IPC-6012E 標準旨在確保您的通孔具有適當的機械強度，以承受運行過(guò)程中的熱膨脹。

IPC 產(chǎn)品類(lèi)別的設計數據需要導出為標準制造文件格式。IPC-2581 是一種流行的供應商中立文件格式。

過(guò)孔設計是不同 IPC 類(lèi)產(chǎn)品可靠性的一個(gè)重要方面。

其他重要的電子行業(yè)標準

與其他行業(yè)非常相似，主要電子公司已經(jīng)合作定義了一系列管理電子設計、制造、組裝和測試的標準。其中一些行業(yè)標準更為嚴格，遠遠超出了 PCB 設計的 IPC 標準。其中一些其他標準組包括：

國際標準組織 (ISO)：這套標準主要涵蓋制造和質(zhì)量控制，但也將要求擴展到特定產(chǎn)品和行業(yè)（例如，針對醫療器械的 ISO 13485。

國際電工委員會(huì ) (IEC)：一個(gè)安全和性能標準組織，強調電氣和電子標準方面的國際合作。

保險商實(shí)驗室 (UL)：一個(gè)標準組織，對電子產(chǎn)品的電氣安全進(jìn)行認證。

美國機械工程師協(xié)會(huì )：一套通用的設計和可靠性標準，適用于任何電子組件，尤其是機電系統。

軍用性能規范 (MIL-PRF)：這些標準將機械性能要求和可靠性標準應用于軍用設備和國防系統的電子設備。

軍用標準 (MIL-STD)：一組廣泛的標準，定義了對軍用硬件的一系列要求。這包括對軍用電子設備的測試要求。

這些組織直接或間接指定的設計標準可以在 Altium Designer 中編碼為設計規則，就像您用于 PCB 設計的其他重要 IPC 標準一樣。作為設計師，您可以決定哪些標準對您的產(chǎn)品最重要。Altium Designer 包含您需要的所有設計工具，以確保您的物理布局符合任何這些設計要求，這要歸功于其集成的底層設計引擎。

Altium Designer 幫助您符合任何 PCB 設計標準

在您創(chuàng )建電路板時(shí)，Altium Designer 中的在線(xiàn) DRC 引擎會(huì )在您創(chuàng )建電路板時(shí)根據您的設計規則檢查您的 PCB 布局。在您構建電路板時(shí)，程序中的每個(gè)設計功能都會(huì )從這些設計規則中讀取。驗證功能會(huì )根據標準和自定義設計規則自動(dòng)檢查您的設計，幫助您始終符合 PCB 設計的 IPC 標準。

Altium Designer 的全套設計工具建立在規則驅動(dòng)的設計引擎之上。這允許您定義 PCB 設計的 IPC 標準和不同的 IPC 類(lèi)作為設計規則和約束。在您創(chuàng )建電路板時(shí)，您的布局將根據您的設計規則自動(dòng)檢查。

作為專(zhuān)業(yè)設計師，您可能希望提高您的 PCB 設計專(zhuān)業(yè)知識。獲得 IPC CID 認證可以幫助您提高電路板設計技能。

Altium 365 為設計團隊提供了一種在安全管理的云環(huán)境中進(jìn)行協(xié)作的方式。您可以通過(guò) Altium Designer 或在網(wǎng)絡(luò )上即時(shí)共享您的設計和生產(chǎn)數據。

當您使用 Altium Designer 時(shí)，您可以確保該面板符合 PCB 設計的重要 IPC 標準。

借助 Altium Designer 中的規則驅動(dòng)設計引擎，您可以確保在創(chuàng )建電路板時(shí)自動(dòng)檢查 PCB 設計的重要 IPC 標準。無(wú)論您想設計哪種 IPC 類(lèi)別，您都可以創(chuàng )建高質(zhì)量的電路板并使用 Altium Designer 將它們投入生產(chǎn)。