Стандартная толщина печатной платы составляет 1.57 мм (0.062 дюйма), обычно округляемая до 1.6 мм. Это базовое значение по умолчанию для жестких плат из FR-4: оно совместимо с большинством выводов сквозного монтажа, направляющих слотов и разъемов, а типовые структуры слоев (stackup) и производственные линии предприятий настроены именно под этот габарит. Если параметр толщины не указан в документации на изготовление, производитель по умолчанию принимает значение 1.6 мм.
Значение 1.6 мм принято по умолчанию, но жестким правилом не является. Распространенными альтернативами выступают 0.8, 1.0, 1.2, 2.0 и 2.4 мм; при необходимости изготавливаются более тонкие или более толстые платы. Критически важно обеспечить полное соответствие итоговой толщины платы, расчетного допуска и выбранной структуры слоев требованиям ответных разъемов и монтируемых компонентов.
Ниже приведены сведения о стандартной толщине печатных плат и причинах ее выбора, типовых значениях для разного числа слоев, допусках, специфике специализированных типов плат, критериях выбора уменьшенной или увеличенной толщины, а также правила корректного указания требований к толщине в проектной документации и RFQ.
Основные выводы
- Стандартная толщина печатной платы составляет 1.57 мм (0.062 in), в технической документации общепринято обозначение 1.6 мм.
- Каталог стандартных stackup многослойных плат APT охватывает диапазон от 0.4 до 2.4 мм для структур от 4 до 18 слоев; специальные исполнения обеспечивают диапазон 0.2–6.0 мм.
- Доступность определенной толщины напрямую зависит от числа слоев: наращивание слоев требует большего количества материала, поэтому ультратонкие платы с высоким числом слоев не относятся к стандартным решениям.
- Производственный допуск по толщине в каталоге APT составляет ±10% от номинальной толщины готовой платы. Обеспечение более жестких допусков возможно, но требует предварительного согласования DFM.
- Концевые печатные разъемы (card-edge connectors), контакты press-fit и пазы корпусов жестко лимитируют допустимую толщину платы. Расчет геометрии следует начинать с этих компонентов.
- Гибкие, керамические, высокочастотные платы и платы с толстой медью (heavy-copper) имеют специфические диапазоны толщин, отличающиеся от стандартного жесткого FR-4.
Какова стандартная толщина печатной платы?
Стандартная толщина печатной платы составляет 1.57 мм (0.062 in). Это значение исторически связано с первыми фольгированными ламинатами, поставлявшимися в листах толщиной 1/16 дюйма. Точное значение 1/16 in составляет 1.5875 мм; в отрасли принято округление до 0.062 in (1.57 мм), а в метрической системе чаще указывают 1.6 мм. На практике платы «1.6 мм» и «62 mil» представляют собой один и тот же типоразмер.
Этот номинал стал базовым стандартом благодаря оптимальному соотношению жесткости и веса, совместимости с длиной выводов большинства компонентов сквозного монтажа, а также соответствию краевым разъемам (card-edge) и межплатным соединителям. В каталоге типовых stackup APT прослеживается та же закономерность: стандартные структуры на 4, 6, 8 и 10 слоев по умолчанию рассчитываются на толщину 1.6 мм.
Что входит в итоговую толщину платы?
Итоговая толщина (finished thickness) — это полная толщина готовой печатной платы, измеряемая по слоям диэлектрика, базовой фольги и осажденной меди. Включение паяльной маски и финишного покрытия в общее измерение необходимо уточнять у производителя: при жестких допусках их толщина имеет определяющее значение. При необходимости задать толщину в строго определенной зоне (например, в области ламелей краевого разъема) укажите данное требование непосредственно на чертеже.
Стандартные толщины печатных плат в зависимости от числа слоев
Ниже приведены толщины готовых плат по количеству слоев из каталога стандартных структур многослойных печатных плат APT. Наличие толщины в таблице означает существование как минимум одного типового stackup; платы с другими параметрами изготавливаются по индивидуальной структуре слоев после согласования.
| Число слоев | Каталожные толщины (мм) | Примечания |
|---|---|---|
| 4 слоя | 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Наиболее широкий диапазон; для малых толщин используются тонкие ядра (core) и препреги |
| 6 слоев | 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Наибольший выбор вариантов stackup доступен для толщин от 1.6 мм |
| 8 слоев | 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Выбор малых толщин сокращается по мере добавления слоев |
| 10 слоев | 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Большинство каталожных вариантов ориентировано на 2.0 и 2.4 мм |
| 12 слоев | 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | |
| От 14 до 18 слоев | 2.0, 2.4 | При большом числе слоев требуется большая суммарная толщина диэлектрика |
Технологические возможности APT по выпуску сложных многослойных плат охватывают диапазон общей толщины от 0.2 до 6.0 мм (что подтверждено производственной практикой применения ядер толщиной 8–236 mil). В разделе многослойные печатные платы указаны толщины от 0.2 до 6.0 мм, а для объединительных плат (backplane) рабочий диапазон составляет от 3.4 до 7.0 мм.
Одно- и двухсторонние печатные платы обычно изготавливаются на базе единичного фольгированного ламината (core), поэтому их итоговая толщина определяется выбранной толщиной ядра с учетом медной фольги. Диапазоны для тонких гибких и гибко-жестких плат рассмотрены ниже.
Ограничения минимальной толщины плат в зависимости от числа слоев
Каждый проводящий слой меди и слой диэлектрика имеют собственную толщину, при этом диэлектрические слои невозможно уменьшать произвольно без ущерба для волнового сопротивления, электрической прочности изоляции и качества прессования. С ростом числа слоев минимальная реализуемая толщина платы неизбежно увеличивается. По этой причине исполнение толщиной 0.4 мм доступно в каталоге только для 4-слойных плат, а для плат с числом слоев от 14 до 18 минимальная толщина начинается с 2.0 мм.
Допуск на толщину печатной платы
Допуск на толщину определяет допустимое отклонение между номинальным и измеренным значением толщины готовой платы. В каталоге stackup компании APT для каждой конфигурации указан допуск ±10% от толщины готового изделия. Для платы толщиной 1.6 mm допустимый диапазон составляет от 1.44 до 1.76 mm.
Суммарное отклонение складывается из нескольких факторов: технологического разброса толщины core и препрега, растекания смолы при прессовании, толщины слоя гальванической меди и финишного покрытия. С увеличением количества слоев суммарная погрешность возрастает.
Если допуска ±10% недостаточно — например, при использовании краевого разъема (card-edge) с узким посадочным окном — укажите требуемый допуск и зону его измерения на чертеже. В этом случае производитель подбирает материалы и структуру stackup для обеспечения заданных параметров либо сообщает до запуска в производство о невозможности выдержать требуемые пределы.
Выбор толщины печатной платы: тонкие и толстые платы
В таблице приведены критерии выбора толщины платы и сопутствующие технологические ограничения. Диапазоны толщины соответствуют возможностям производства APT; относительная стоимость указана ориентировочно, поскольку итоговая цена зависит от структуры слоев (stackup) и объема заказа.
| Finished thickness | Typical reasons to choose it | What changes | Cost relative to a standard 1.6 mm build |
|---|---|---|---|
| 0.4–0.8 mm | Тонкие изделия, модули, носимая электроника, корпуса с жесткими габаритными ограничениями | Повышенная гибкость платы; требуется контроль коробления и специальные меры при монтаже; ограничение по числу слоев | Сопоставима при малом числе слоев; возрастает при необходимости тонких базовых материалов или паллет-спутников (carriers) |
| 1.0–1.2 mm | Компактные изделия, требующие сохранения механической жесткости | Умеренная жесткость; ряд разъемов спроектирован под данный диапазон | Сопоставима |
| 1.57–1.6 mm (standard) | Базовый стандарт для большинства жестких плат, компонентов сквозного монтажа (THT), направляющих шасси | Большинство стандартных stackup и посадочных мест разъемов рассчитаны на эту величину | Базовая |
| 2.0–2.4 mm | Высокое число слоев, массивные компоненты, повышенные требования к жесткости, разъемы с запрессовкой (press-fit) | Увеличение аспектного соотношения (aspect ratio) при том же диаметре сверления | Обычно выше, за счет числа слоев и расхода материалов |
| Above 2.4 mm | Кросс-платы (backplanes), высокое число слоев, значительные механические нагрузки | Ограничения по сверлению и аспектному соотношению; длительный цикл прессования | Выше; требуется заказной stackup |
Толщина платы и аспектное соотношение (aspect ratio)
С увеличением толщины платы возрастает глубина металлизированных отверстий. Стандартное производственное аспектное соотношение APT для механического сверления составляет от 10:1 до 12:1. При толщине 1.6 mm отверстие диаметром 0.15 mm уже находится на верхней границе этого диапазона. При увеличении толщины платы необходимо
Толщина гибких, керамических и специальных печатных плат
Стандартные диапазоны толщины многослойных плат неприменимы к специальным типам печатных плат. Для каждого из них характерен собственный рабочий диапазон, определяемый используемой системой материалов и областью применения.
Толщина гибких печатных плат
Толщина гибких плат рассчитывается иначе: общая толщина структуры складывается из полиимидного или LCP основания, медных слоев и покровного слоя (coverlay). Согласно производственным данным APT, суммарная толщина сверхтонких односторонних гибких плат достигает 0.05 mm (50 µm). Для большинства гибких плат этот параметр лежит в диапазоне 0.05–0.20 mm в зависимости от числа слоев и толщины фольги. Конструкции на утолщенном полиимиде могут достигать 0.3 mm и более.
Основным фактором изменения толщины гибкой платы является катаная отожженная медь (RA): применение фольги RA толщиной 12.5 µm обеспечивает меньшую общую толщину по сравнению с гальванически осажденной медью ED толщиной 105 µm (3 oz). Нанесение покровного слоя coverlay (полиимид 12–50 µm) и ребер жесткости (stiffener из FR-4 или нержавеющей стали различной толщины) увеличивает толщину в зонах монтажа компонентов до уровня жестких плат. Подробнее о материалах для гибких плат см. в статье фольгированный ламинат.
Толщина керамических печатных плат
Толщина керамических подложек измеряется по исходной пластине до формирования топологического рисунка. По технологическим данным APT, стандартные размеры керамических подложек достигают 190 × 140 mm, а толщина отдельного слоя подложки обычно составляет от 0.25 mm до 1.5 mm. Многослойные керамические структуры (на базе низкотемпературной совместно обжигаемой керамики, LTCC) формируются путем послойного спекания и достигают суммарной толщины 1–5 mm в зависимости от количества слоев.
В керамических платах, изготовленных по технологиям DPC (прямое осаждение меди) и DBC (прямое меднение), в качестве основы обычно применяются подложки из оксида алюминия толщиной 0.25–0.635 mm (10–25 mil). Медный проводящий рисунок добавляет еще 35–300 µm с каждой стороны в зависимости от используемого техпроцесса. Полные технические характеристики по толщине приведены на странице возможностей производства керамических плат.
Толщина силовых плат и плат с толстой медью (heavy copper)
Для сильноточных плат компромиссы при выборе толщины имеют свою специфику. Согласно производственным спецификациям APT, толщина готовых 2–10-слойных плат с толстой медью составляет от 0.8 mm до 6.0 mm. Увеличение толщины улучшает отвод тепла от силовых компонентов, но повышает затраты на сверление и накладывает ограничения на аспектное отношение отверстий.
Зависимость между общей толщиной платы и толщиной медной фольги нелинейна: применение фольги повышенной толщины требует увеличения зазоров между проводниками, что может повлечь за собой необходимость увеличения толщины платы для соблюдения требуемой изоляции диэлектрика. Инженерный отдел APT проводит совместный анализ толщины меди и общей толщины платы перед запуском заказа в производство.
Толщина высокочастотных печатных плат
Для высокочастотных и СВЧ-плат на материалах Rogers/PTFE или углеводородных ламинатах диапазон общей толщины по спецификациям APT составляет от 0.2 mm до 10.0 mm. Тонкие RF-платы (0.2–0.5 mm) востребованы при изготовлении антенн и планарных структур, где диэлектрик служит средой распространения СВЧ-сигнала. Конструкции большей толщины применяются в сумматорах мощности и многослойных RF-модулях.
Диэлектрическая проницаемость (Dk) СВЧ-материала имеет большее значение, чем исключительно толщина: платы на базе RO3003 толщиной 0.254 mm и 0.508 mm могут одинаково функционировать в качестве антенн, но на разных частотах и с различной полосой пропускания. Толщина напрямую влияет на волновое сопротивление (через ширину проводника для заданного диэлектрика и целевого импеданса), поэтому структуру слоев (stackup) необходимо согласовывать с производителем до начала трассировки критических ВЧ-цепей.
Толщина гибко-жестких печатных плат
Гибко-жесткие печатные платы объединяют тонкие гибкие шлейфы и жесткие секции, поэтому единого значения толщины для всей платы не существует — каждая зона имеет свои параметры. По производственным данным APT, суммарная толщина гибких участков составляет 0.05–0.20 mm (тонкие полиимидные ядра с фольгой RA и покровным слоем coverlay), а жестких зон — 0.8–2.4 mm, что соответствует стандартным многослойным структурам. Переходная зона между секциями требует строгого расчета: для исключения концентрации механических напряжений на границе гибкого и жесткого участков формируют плавный переход по толщине.
Разъемы, концевые печатные контакты (gold fingers) и пазы
Тип используемых разъемов часто определяет толщину печатной платы в первую очередь, еще до проработки остальных параметров.
- Краевые разъемы (Card-edge). Плата, устанавливаемая в краевой разъем, должна строго соответствовать спецификации разъема по толщине и допуску в зоне контактов. Проверяйте datasheet разъема, а не принимайте толщину платы по умолчанию.
- Запрессовываемые разъемы (Press-fit). Контакты press-fit рассчитаны на определенный диапазон толщин платы и жесткий допуск готового отверстия. В технологических картах сверления APT для отверстий под запрессовку задан допуск ±0.05 mm по готовому отверстию.
- Межплатные и мезонинные разъемы (Board-to-board). Данные соединители задают высоту межплатного зазора в сборке, которая включает в себя толщину самой платы.
- Пазы, выступы и конструктивные элементы корпуса. Механические детали, фиксируемые в пазах или направляющих, напрямую зависят от толщины платы и профиля кромки.
- Фаски и профилирование кромки. Геометрия фаски на краевом разъеме зависит от итоговой толщины платы по краю. В требованиях APT к обработке контура печатных плат для снятия фаски запрашиваются: сторона установки, итоговая толщина, угол и глубина фаски, а также зона нанесения твердого золота (hard-gold).
При наличии любого из указанных элементов зафиксируйте требуемую толщину и технологический допуск для данной зоны непосредственно на чертеже печатной платы.
Как структура слоев (stackup) определяет итоговую толщину платы
Итоговая толщина печатной платы складывается из всех составляющих структуры stackup: диэлектрических оснований (cores), препрегов, медной фольги каждого слоя, гальванической меди и внешнего финишного покрытия. Сформировать эту толщину можно двумя путями:
- Выбрать стандартный типовой stackup под требуемую толщину. Это фиксирует доступные номиналы core и препрегов и упрощает расчет волнового сопротивления (импеданса).
- Спроектировать заказной stackup, подобрав толщины core и препрегов под расчетный импеданс и другие требования, с последующей корректировкой под целевую толщину.
Масса (толщина) меди напрямую влияет на результат. В каталоге APT фольга 1 oz имеет номинал около 0.035 mm на слой до гальванического осаждения; применение более тяжелой меди дает пропорциональное увеличение толщины. Плотность рисунка меди на внутренних слоях также имеет значение: при прессовании смола препрега затекает в зазоры между проводниками, поэтому слои с низкой плотностью меди вытесняют больше смолы в межпроводниковое пространство, что уменьшает итоговую толщину платы.
Организация чередования слоев рассмотрена в руководстве по проектированию PCB stackup. Подбор оснований и материалов описан в статье о том, что такое фольгированный ламинат.
Указание толщины в RFQ
Исчерпывающее указание требований к толщине исключает большинство ошибок при изготовлении:
- Номинальная толщина готовой печатной платы и допуск (например, 1.6 mm ±10% или более жесткий допуск при необходимости)
- Точки измерения толщины, а также необходимость учета паяльной маски и финишного покрытия, если это критично для посадки платы в корпус
- Толщина в зонах специальных элементов (например, контактов ножевых разъемов card-edge), если допуск для них отличается от общего
- Количество слоев и толщина фольги на каждом слое
- Чертеж структуры слоев (stackup) либо явное указание на допустимость использования стандартного stackup производителя
- Требования к материалу (например, FR-4 с указанием класса Tg), поскольку номенклатура доступных ламинатов определяет реализуемые значения толщины
- Требования к контролируемому импедансу, так как толщина диэлектрических зазоров напрямую определяет волновое сопротивление
- Для гибких и гибко-жестких плат: толщина отдельно для каждой зоны, а не единое значение на всю плату
Преимущества заказа плат с контролем толщины в APTPCB
Инженеры APT комплексно анализируют общую толщину, число слоев, толщину фольги и stackup до запуска в производство. Это гарантирует соответствие готовой печатной платы как чертежным размерам, так и расчетным значениям импеданса. Каталог типовых структур от 4 до 18 слоев перекрывает диапазон толщин от 0.4 до 2.4 mm; при нестандартных требованиях или ужесточенных допусках выполняется индивидуальный расчет stackup. Для специализированных решений — гибких, керамических, с толстой медью (heavy-copper) и RF-плат — профильные инженерные группы APT используют отдельные базы материалов и технологических параметров. При заказе плат на FR-4 специалисты направления производства печатных плат FR4 подберут наиболее близкий стандартный stackup до финализации трассировки.
Основные отраслевые стандарты для жестких печатных плат включают IPC-2221 (общие требования к проектированию печатных плат), IPC-6012 (квалификация и технические характеристики жестких печатных плат), IPC-A-600 (критерии приемки печатных плат) и IPC-6013 (квалификация и технические характеристики гибких и гибко-жестких печатных плат). Данные стандарты регламентируют методики контроля и критерии приемки, но не фиксируют обязательную номинальную толщину.
Ориентируйтесь на ответную часть и конструктив
Для большинства проектов толщина 1.6 mm является стандартным выбором и не требует пересмотра. Если конструктив накладывает жесткие механические ограничения — например, краевой разъем (card-edge), соединитель типа press-fit или тонкий корпус — толщину и допуски следует задавать исходя из требований этих компонентов. После этого сформируйте обеспечивающий эти значения stackup и зафиксируйте все параметры на производственном чертеже печатной платы.
Часто задаваемые вопросы
Какая толщина печатной платы наиболее распространена?
Наиболее распространенная толщина печатной платы — 1.57 mm (0.062 in), которую обычно обозначают как 1.6 mm. Это стандартное значение по умолчанию для жестких плат на FR-4; под него рассчитано большинство разъемов, направляющих в корпусах и типовых вариантов stackup.
1.6 mm и 0.062 дюйма — это одно и то же?
Фактически да. 0.062 in соответствует 1.57 mm, что в метрических системах заказа обычно округляется до 1.6 mm. Оба обозначения относятся к одной и той же номинальной толщине. При стандартном допуске ±10% эта разница полностью укладывается в допустимый диапазон.
Какую толщину имеет 4-слойная печатная плата?
Чаще всего 4-слойная печатная плата имеет толщину 1.6 mm, однако доступны как меньшие, так и большие значения. Стандартный каталог APT включает 4-слойные структуры толщиной от 0.4 mm до 2.4 mm, включая 0.8, 1.0, 1.2 и 2.0 mm.
Каков стандартный допуск на толщину печатной платы?
По каталогу стандартных stackup APT допуск составляет ±10% от толщины готовой платы, что для платы 1.6 mm дает диапазон от 1.44 до 1.76 mm. Более жесткие допуски согласуются отдельно при специфических требованиях разъемов или корпусов и должны быть указаны на чертеже с точным обозначением точек измерения.
Приводит ли увеличение толщины печатной платы к ее удорожанию?
Незначительно, однако количество слоев и тип материала влияют на стоимость существенно сильнее, чем толщина сама по себе. Для более толстых плат также могут потребоваться сверла большего диаметра для соблюдения предельного аспектного отношения (aspect ratio). При этом сверхтонкие платы также увеличивают стоимость из-за необходимости применения специализированных материалов и технологических носителей (carriers) при монтаже.
Можно ли заказать печатную плату нестандартной толщины?
Да. Платы нестандартной толщины изготавливаются по индивидуальному stackup после предварительного инженерного анализа. Укажите номинальное значение, допуск, количество слоев и толщину медной фольги, чтобы производитель мог подтвердить наличие материалов и расчет волнового сопротивления до запуска в производство. Для специализированных плат (гибких, керамических или с толстой медью) доступные диапазоны толщин отличаются от стандартного FR-4.