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用于 PCB 設(shè)計的 IPC 類別和符合 IPC 標(biāo)準(zhǔn)
用于 PCB 設(shè)計的 IPC 類別和符合 IPC 標(biāo)準(zhǔn)
無論您是從事電子設(shè)計、制造還是國防工作，標(biāo)準(zhǔn)組織的字母湯都非常廣泛，而且可能看起來令人生畏。IPC 標(biāo)準(zhǔn)是最廣泛接受和最重要的 PCB 設(shè)計和制造標(biāo)準(zhǔn)之一。IPC 標(biāo)準(zhǔn)將影響設(shè)計師如何創(chuàng)建他們的電路板以及他們?nèi)绾螢椴煌袠I(yè)的生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在確保性能和可靠性，并為許多行業(yè)所接受。
盡管 IPC 標(biāo)準(zhǔn)對于確保設(shè)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(biāo)準(zhǔn)。其他影響 PCB 設(shè)計的重要標(biāo)準(zhǔn)組織包括 ASME、ANSI、IEC、MIL-PRF 和其他針對特定產(chǎn)品的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。無論哪種標(biāo)準(zhǔn)對您的設(shè)計很重要，最好的 PCB 設(shè)計軟件都可以通過將設(shè)計要求編碼為設(shè)計規(guī)則來幫助您符合您的標(biāo)準(zhǔn)。
唯一具有可根據(jù) IPC 標(biāo)準(zhǔn)定制的設(shè)計和驗證功能的統(tǒng)一 PCB 設(shè)計套件。
在眾多的電子標(biāo)準(zhǔn)組織中，所有設(shè)計者都應(yīng)該知道的組織是IPC。這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是確保電子產(chǎn)品的可靠性、安全性和可制造性。無論您在哪個行業(yè)工作，IPC 都可能定義標(biāo)準(zhǔn)，為您的產(chǎn)品指定重要要求。
很少有人閱讀過完整的 IPC 標(biāo)準(zhǔn)，僅僅是因為它們的廣度和深度。如果您是一名 PCB 設(shè)計師，您應(yīng)該熟悉一些非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)您使用帶有集成合規(guī)性工具的正確設(shè)計軟件時，遵守 IPC 標(biāo)準(zhǔn)并針對不同的 IPC 產(chǎn)品類別進(jìn)行設(shè)計可能比您想象的要容易。Altium Designer 的集成設(shè)計規(guī)則引擎允許您將重要的 IPC 標(biāo)準(zhǔn)定義為設(shè)計約束，從而幫助您遵守這些重要標(biāo)準(zhǔn)。
PCB設(shè)計和制造的IPC標(biāo)準(zhǔn)
IPC 標(biāo)準(zhǔn)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轉(zhuǎn)化為設(shè)計要求，設(shè)計人員需要 PCB 設(shè)計軟件來幫助確保他們的電路板符合 IPC 設(shè)計要求。一些示例包括通孔和微通孔制造、焊點強(qiáng)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(shè)計和制造相關(guān)？
IPC 標(biāo)準(zhǔn)有很多部分，并不是所有部分都適用于每種電路板設(shè)計。此外，每個標(biāo)準(zhǔn)都是一份很長的文件，其中包括對設(shè)計人員、制造商或兩者的一系列要求。一些重要的 IPC 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)包括：
IPC 2221：在 PCB 和其他形式的組件安裝或互連結(jié)構(gòu)中建立了一些通用設(shè)計和性能要求。
IPC 4101：定義用于構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)，它定義了許多不同應(yīng)用中銅跡線和平面的載流要求。
IPC 4761：涵蓋過孔保護(hù)的設(shè)計指南，以確保可靠性、可制造性和質(zhì)量。
IPC 6012：定義了從 IPC 2221、IPC 4101 和其他質(zhì)量要求編譯而來的通用性能要求。相關(guān)的 IPC 6013 標(biāo)準(zhǔn)將相同的想法應(yīng)用于柔性電路板。
IPC-A-600 系列：定義印刷電路板的驗收指標(biāo)，以及各種印刷電路板組件的三個標(biāo)準(zhǔn) IPC 等級。
IPC 7351：指定 SMT 組件的封裝和焊盤圖案要求。組件制造商在設(shè)計焊盤圖案時使用這些規(guī)范，以確保可焊性和可靠的電氣連接。
IPC-1752A：材料聲明管理標(biāo)準(zhǔn)定義了設(shè)計者、分銷商和制造商之間交換數(shù)據(jù)的報告格式。
還有許多其他標(biāo)準(zhǔn)會影響印刷電路板的設(shè)計、制造和認(rèn)證，但并非所有這些標(biāo)準(zhǔn)都對 PCB 設(shè)計人員至關(guān)重要。上面列表中的重要設(shè)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(jī)械設(shè)計要求和保護(hù)要求以確保高質(zhì)量。
在您的設(shè)計軟件中需要理解的重要一點是將這些要求編碼到您的設(shè)計規(guī)則中，以便您可以在準(zhǔn)備制造和組裝之前快速評估您的物理布局。最好的 PCB 設(shè)計工具將直接從您的設(shè)計規(guī)則中獲取這些要求，并在任何應(yīng)用中立即評估您的電路板。
在某些設(shè)計中，例如 HDI 電路板，您需要在著陸圖案中使用帶帳篷孔或 VIPPO 的過孔。
IPC-2152 標(biāo)準(zhǔn)定義了走線中不同銅重的走線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圖案標(biāo)準(zhǔn)，元件設(shè)計者應(yīng)注意這些標(biāo)準(zhǔn)以確保電路板上的可制造性。
您可以在 Altium Designer 中設(shè)計符合 IPC-7351 的組件封裝。
PCB 設(shè)計人員需要了解哪些有關(guān) IPC 類的信息？
IPC 標(biāo)準(zhǔn)定義了四種產(chǎn)品分類。1 類定義了對壽命有限且功能簡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 類定義了需要延長使用壽命和按需性能的電子產(chǎn)品的設(shè)計要求。與簡單設(shè)備相比，這些板往往具有更復(fù)雜的功能，并且通常是大型系統(tǒng)（如計算機(jī)或電視）的一部分。
與 1 類和 2 類電路板相比，3 類 PCB 具有更嚴(yán)格的制造公差和更嚴(yán)格的可靠性要求。不是專業(yè)設(shè)計師的人可能會設(shè)計 1 類電路板。更復(fù)雜的產(chǎn)品往往采用 2 類或 3 類。IPC 3 類/A 類采用 3 類可靠性要求并將其應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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 類和 3 類之間的差異
定義為第 3 類的產(chǎn)品必須根據(jù)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(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)制造。2 類和 3 類之間的主要區(qū)別在于 SMT 組件的組件放置要求。3 級對組件提出了更嚴(yán)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 PCB 中使用淚珠作為一種防止走線與過孔相交的方法。
PCB 設(shè)計人員需要在設(shè)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(shè)計時解決這些問題將防止重新設(shè)計。遵循有關(guān)設(shè)計和制造的重要 IPC 標(biāo)準(zhǔn)也有助于確保您獲得盡可能高的電路板產(chǎn)量。
每個產(chǎn)品都存在缺陷，但這些缺陷應(yīng)該足夠小，以便您的電路板在制造過程中不會出現(xiàn)重大問題。
針對 3 類產(chǎn)品的環(huán)形圈的 IPC-6012E 標(biāo)準(zhǔn)旨在確保您的通孔具有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，以承受運(yùn)行過程中的熱膨脹。
IPC 產(chǎn)品類別的設(shè)計數(shù)據(jù)需要導(dǎo)出為標(biāo)準(zhǔn)制造文件格式。IPC-2581 是一種流行的供應(yīng)商中立文件格式。
過孔設(shè)計是不同 IPC 類產(chǎn)品可靠性的一個重要方面。
其他重要的電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
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(shè)計、制造、組裝和測試的標(biāo)準(zhǔn)。其中一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了 PCB 設(shè)計的 IPC 標(biāo)準(zhǔn)。其中一些其他標(biāo)準(zhǔn)組包括：
國際標(biāo)準(zhǔn)組織 (ISO)：這套標(biāo)準(zhǔn)主要涵蓋制造和質(zhì)量控制，但也將要求擴(kuò)展到特定產(chǎn)品和行業(yè)（例如，針對醫(yī)療器械的 ISO 13485。
國際電工委員會 (IEC)：一個安全和性能標(biāo)準(zhǔn)組織，強(qiáng)調(diào)電氣和電子標(biāo)準(zhǔn)方面的國際合作。
保險商實驗室 (UL)：一個標(biāo)準(zhǔn)組織，對電子產(chǎn)品的電氣安全進(jìn)行認(rèn)證。
美國機(jī)械工程師協(xié)會：一套通用的設(shè)計和可靠性標(biāo)準(zhǔn)，適用于任何電子組件，尤其是機(jī)電系統(tǒng)。
軍用性能規(guī)范 (MIL-PRF)：這些標(biāo)準(zhǔn)將機(jī)械性能要求和可靠性標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于軍用設(shè)備和國防系統(tǒng)的電子設(shè)備。
軍用標(biāo)準(zhǔn) (MIL-STD)：一組廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，定義了對軍用硬件的一系列要求。這包括對軍用電子設(shè)備的測試要求。
這些組織直接或間接指定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可以在 Altium Designer 中編碼為設(shè)計規(guī)則，就像您用于 PCB 設(shè)計的其他重要 IPC 標(biāo)準(zhǔn)一樣。作為設(shè)計師，您可以決定哪些標(biāo)準(zhǔn)對您的產(chǎn)品最重要。Altium Designer 包含您需要的所有設(shè)計工具，以確保您的物理布局符合任何這些設(shè)計要求，這要歸功于其集成的底層設(shè)計引擎。
Altium Designer 幫助您符合任何 PCB 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
在您創(chuàng)建電路板時，Altium Designer 中的在線 DRC 引擎會在您創(chuàng)建電路板時根據(jù)您的設(shè)計規(guī)則檢查您的 PCB 布局。在您構(gòu)建電路板時，程序中的每個設(shè)計功能都會從這些設(shè)計規(guī)則中讀取。驗證功能會根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和自定義設(shè)計規(guī)則自動檢查您的設(shè)計，幫助您始終符合 PCB 設(shè)計的 IPC 標(biāo)準(zhǔn)。
Altium Designer 的全套設(shè)計工具建立在規(guī)則驅(qū)動的設(shè)計引擎之上。這允許您定義 PCB 設(shè)計的 IPC 標(biāo)準(zhǔn)和不同的 IPC 類作為設(shè)計規(guī)則和約束。在您創(chuàng)建電路板時，您的布局將根據(jù)您的設(shè)計規(guī)則自動檢查。
作為專業(yè)設(shè)計師，您可能希望提高您的 PCB 設(shè)計專業(yè)知識。獲得 IPC CID 認(rèn)證可以幫助您提高電路板設(shè)計技能。
Altium 365 為設(shè)計團(tuán)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 Altium Designer 或在網(wǎng)絡(luò)上即時共享您的設(shè)計和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
當(dāng)您使用 Altium Designer 時，您可以確保該面板符合 PCB 設(shè)計的重要 IPC 標(biāo)準(zhǔn)。
借助 Altium Designer 中的規(guī)則驅(qū)動設(shè)計引擎，您可以確保在創(chuàng)建電路板時自動檢查 PCB 設(shè)計的重要 IPC 標(biāo)準(zhǔn)。無論您想設(shè)計哪種 IPC 類別，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)。