Стандартна товщина друкованої плати становить 1.57 мм (0.062 дюйма), яку зазвичай округлюють до 1.6 мм. Це базове значення для жорстких плат із FR-4: воно підходить під виводи більшості компонентів наскрізного монтажу, напрямні стійок і роз'єми, а більшість стек-апів (stackup) та виробничих ліній оптимізовано саме під цей розмір. Якщо не вказати товщину в замовленні, виробник за замовчуванням виготовить плату товщиною 1.6 мм.
1.6 мм — це галузевий стандарт за замовчуванням, а не жорстке правило. Поширеними альтернативами є 0.8, 1.0, 1.2, 2.0 та 2.4 мм. Залежно від вимог виробу замовляють як тонші, так і товстіші варіанти. Кінцева товщина, поле допуску та сформований stackup мають бути чітко узгоджені між собою та з корпусами компонентів, що встановлюються на друковану плату.
Нижче наведено походження стандартної товщини друкованих плат, типові значення для різної кількості шарів, принципи розрахунку допусків, особливості спеціальних типів плат, критерії вибору товщини та правила оформлення параметрів у запиті на виробництво (RFQ).
Основні тези
- Стандартна товщина друкованої плати становить 1.57 мм (0.062 дюйма), яку зазвичай округлюють до 1.6 мм.
- Каталог стандартних багатошарових stackup APT охоплює діапазон від 0.4 до 2.4 мм для 4–18 шарів; спеціальні збірки дозволяють реалізувати товщину від 0.2 до 6.0 мм.
- Доступна товщина залежить від кількості шарів: більша кількість шарів потребує більше матеріалу, тому дуже тонкі плати з високою пошаровістю не є стандартними.
- Допуск за товщиною в каталозі APT становить ±10% від кінцевої товщини. Жорсткіший допуск можливий, але потребує окремого узгодження під час аналізу проекту.
- Крайові роз'єми (card-edge), контакти press-fit і монтажні пази найчастіше жорстко визначають фінальну товщину та допуски. Орієнтуйтеся на них у першу чергу.
- Гнучкі, керамічні, високочастотні плати та друковані плати з товстою міддю (heavy-copper) мають власні діапазони товщини, що відрізняються від стандартного жорсткого FR-4.
Яка стандартна товщина друкованої плати?
Стандартна товщина друкованої плати становить 1.57 mm (0.062 in). Це значення бере початок від раннього листового ламінату товщиною 1/16 дюйма. Точний розмір 1/16 in дорівнює 1.5875 mm; у виробництві його округлюють до 0.062 in (1.57 mm), а в метричній системі найчастіше позначають як 1.6 mm. На практиці плата «1.6 mm» і плата «62 mil» — це абсолютно однакове замовлення.
Ця товщина закріпилася як стандарт завдяки оптимальному балансу між жорсткістю та вагою: вона відповідає довжині виводів більшості компонентів наскрізного монтажу і точно підходить до роз'ємів card-edge та board-to-board, спроєктованих під цей розмір. Каталог типових stackup компанії APT підтверджує це правило: стандартні структури на 4, 6, 8 та 10 шарів за замовчуванням розраховані на 1.6 mm.
Що включає кінцева товщина?
Кінцева товщина — це повна товщина готової друкованої плати, яка зазвичай вимірюється по ламінату, міді та металізації. Чи враховуються у цей вимір паяльна маска та фінішне покриття, необхідно уточнювати у виробника, оскільки на платах із жорсткими допусками ця різниця стає критичною. Якщо товщина регламентується в конкретній зоні (наприклад, на контактах крайового роз'єму card-edge), обов'язково зафіксуйте це на кресленні.
Стандартна товщина PCB залежно від кількості шарів
Нижче наведено номінальну товщину готових плат у стандартному каталозі структур багатошарових PCB (stackup) від APT залежно від кількості шарів. Статус «доступно» означає наявність щонайменше одного каталожного stackup для цієї товщини; інші значення виготовляються за індивідуальним stackup після інженерного узгодження.
| Кількість шарів | Каталожна товщина (мм) | Примітки |
|---|---|---|
| 4 шари | 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Найширший діапазон; у тонких структурах застосовуються тонкі основи (cores) та препреги |
| 6 шарів | 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Для товщини 1.6 мм і більше доступно найбільше варіантів stackup |
| 8 шарів | 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Вибір тонких варіантів звужується зі збільшенням кількості шарів |
| 10 шарів | 1.0, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | Більшість каталожних конфігурацій розрахована на 2.0 та 2.4 мм |
| 12 шарів | 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 | |
| Від 14 до 18 шарів | 2.0, 2.4 | Більша кількість шарів потребує більшої сумарної товщини діелектрика |
Складні багатошарові друковані плати APT охоплюють загальну товщину від 0.2 до 6.0 мм (підтверджено виробничими записами для основи від 8 до 236 mil). Для крос-плат (backplane) та надтовстих конструкцій сторінка багатошарових PCB вказує товщину від 0.2 до 6.0 мм, а розділ backplane — від 3.4 до 7.0 мм.
Односторонні та двосторонні плати зазвичай виготовляються з одного діелектричного осердя (core), тому їхня загальна товщина визначається товщиною вибраного core з урахуванням мідного покриття. Тонкі гнучкі шлейфи та гнучко-жорсткі плати мають окремі діапазони товщини, наведені нижче.
Чому мінімальна товщина плати обмежена кількістю шарів
Кожен шар міді та кожен шар діелектрика мають власну товщину, і діелектрик не можна стоншувати безмежно без погіршення контролю хвильового опору (імпедансу), електричної міцності на пробій та якості ламінації. Зі зростанням кількості шарів зростає і мінімально допустима технологічна товщина. Саме тому в каталозі товщина 0.4 мм доступна лише для 4-шарових плат, а для конструкцій на 14–18 шарів виробництво починається від 2.0 мм.
Допуск товщини друкованої плати
Допуск товщини — це допустиме відхилення між номінальною та фактичною виміряною товщиною готової плати. У каталозі stackup від APT для кожної структури закладено допуск ±10% від кінцевої товщини. Для плати товщиною 1.6 mm це дає діапазон від 1.44 до 1.76 mm.
Підсумкова похибка складається з кількох чинників: розкиду товщини діелектричної основи (core) та препрегу, розтікання смоли під час ламінування, товщини гальванічного шару міді та фінішного покриття. Чим більше шарів має плата, тим сильніше накопичується ця варіація.
Якщо допуску ±10% недостатньо — наприклад, для крайових роз'ємів (card-edge) із вузьким посадковим вікном — вкажіть необхідний допуск і зону його вимірювання на кресленні. У такому разі виробник підбере матеріали та stackup під задані вимоги або заздалегідь повідомить, якщо забезпечити таку точність неможливо.
Вибір товщини друкованої плати: тонкі та товсті плати
У таблиці наведено критерії вибору діапазонів товщини та їхній вплив на технологічні процеси. Діапазони товщини відповідають каталожним значенням APT. Порівняння вартості є відносним, оскільки підсумкова ціна залежить від структури stackup і розміру серії.
| Готова товщина | Типові причини вибору | Що змінюється | Вартість відносно стандартної плати 1.6 mm |
|---|---|---|---|
| 0.4–0.8 mm | Тонкі вироби, модулі, портативна електроніка (wearables), корпуси з обмеженим внутрішнім об'ємом | Плата сильніше прогинається; потрібен контроль жолоблення (warpage) та обережність під час монтажу; обмежена кількість шарів | Порівнянна за малої кількості шарів; зростає за необхідності використання тонких матеріалів або технологічних супутників (carriers) |
| 1.0–1.2 mm | Компактні вироби, де зберігаються вимоги до жорсткості | Помірна жорсткість; деякі розніми спроєктовані саме під цей діапазон | Порівнянна |
| 1.57–1.6 mm (стандарт) | Базовий варіант для більшості жорстких плат, компонентів наскрізного монтажу, напрямних пазів | Розраховано за замовчуванням для більшості stackup і посадкових місць рознімів | Базова |
| 2.0–2.4 mm | Збільшена кількість шарів, масивні компоненти, додаткова жорсткість, певні типи press-fit рознімів | Вище аспектне співвідношення (aspect ratio) за того самого діаметра свердла | Зазвичай вища через кількість шарів та об'єм матеріалу |
| Понад 2.4 mm | Крос-плати (backplanes), велика кількість шарів, підвищені механічні навантаження | Аспектне співвідношення та процес свердління стають критичними обмеженнями; тривалі цикли пресування | Вища; потрібен індивідуальний розрахунок stackup |
Товщина та аспектне співвідношення (aspect ratio)
Зі збільшенням товщини плати зростає глибина металізованих отворів. Технологічні норми свердління APT визначають діапазон від 10:1 до 12:1 як стандартне виробниче аспектне співвідношення для механічного свердління. За товщини 1.6 mm свердло діаметром 0.15 mm уже працює біля верхньої межі цього діапазону. Збільшуючи товщину основи, повторно перевіряйте мінімальний діаметр перехідних отворів. Вплив аспектного співвідношення на розміри отворів розглянуто в посібнику з перехідних отворів PCB.
Тонкі плати під час монтажу
Тонкі плати прогинаються під власною вагою в печі оплавлення та деформуються після пайки. Складання таких виробів часто вимагає монтажних підтримок або палетних носіїв (carriers), а розкладка на панелі потребує ретельнішого опрацювання. Параметри лінії поверхневого монтажу мають враховувати фактичну товщину плати до запуску. Способи контролю жолоблення описані в матеріалах процес пайки оплавленням та дефекти паяних з'єднань.
Товщина гнучких, керамічних та спеціалізованих друкованих плат
Стандартні діапазони товщини багатошарових плат не застосовуються до спеціалізованих типів плат. Кожен тип має свій практичний діапазон, зумовлений використовуваними системами матеріалів і вимогами застосування.
Товщина гнучких друкованих плат (Flex PCB)
Вимірювання товщини гнучких схем має свою специфіку. Загальна товщина гнучкої плати формується сумою товщин поліімідної або LCP основи, шарів міді та захисного покриття (coverlay). Згідно з виробничими даними APT, мінімальна товщина ультратонких односторонніх гнучких плат становить 0.05 mm (50 µm). Більшість гнучких схем укладається в діапазон 0.05–0.20 mm залежно від кількості шарів і товщини міді (copper weight). Конструкції на товстішому полііміді можуть сягати 0.3 mm і більше.
Варіації товщини гнучких плат здебільшого залежать від прокатної відпаленої міді (RA copper): мідна фольга RA 12.5 µm забезпечує меншу товщину плати, ніж електролітична мідь (ED copper) 105 µm (3 oz). Додавання coverlay (12–50 µm полііміду) і ребер жорсткості (stiffeners з FR-4 або неіржавної сталі різної товщини) наближає зони монтажу компонентів до товщини жорстких плат. Детальніше про матеріали для гнучких плат див. у матеріалі що таке міднофольгований ламінат.
Товщина керамічних друкованих плат
Товщина керамічних підкладок вимірюється за товщиною вихідної пластини до формування топологічного рисунка. За виробничими даними APT, стандартні розміри підкладок досягають 190 × 140 mm, а товщина одного шару підкладки зазвичай становить від 0.25 mm до 1.5 mm. Багатошарові керамічні структури (на базі низькотемпературної кераміки сумісного випалу, LTCC) об'єднують кілька шарів, досягаючи загальної товщини 1–5 mm залежно від кількості шарів.
У технологіях DPC (direct plated copper) та DBC (direct bonded copper) як основу зазвичай застосовують підкладки з оксиду алюмінію (alumina) товщиною 0.25–0.635 mm (10–25 mil). Мідний рисунок додає ще 35–300 µm з кожного боку залежно від техпроцесу. Повні технічні характеристики та діапазони товщини наведені на сторінці можливостей виробництва керамічних друкованих плат.
Товщина силових плат і плат із товстою міддю (Heavy Copper)
Для друкованих плат із високими робочими струмами діють інші конструктивні компроміси щодо товщини. За виробничими параметрами APT товщина готових плат із товстою міддю становить від 0.8 mm до 6.0 mm для 2–10-шарових структур. Збільшена товщина покращує відведення тепла від потужних напівпровідникових компонентів, але водночас здорожчує свердління та посилює обмеження за співвідношенням сторін отворів (aspect ratio).
Зв'язок між товщиною плати та вагою міді комплексний: товстіша мідь потребує збільшених зазорів між провідниками, що, своєю чергою, може вимагати більшої товщини плати для збереження діелектричної ізоляції. Інженери APT узгоджують товщину міді та загальну товщину плати перед запуском замовлення з товстою міддю у виробництво.
Товщина високочастотних друкованих плат
Для високочастотних і RF плат на базі Rogers/PTFE або вуглеводневих діелектриків діапазон загальної товщини у виробничих специфікаціях APT становить від 0.2 mm до 10.0 mm. Тонкі RF плати (0.2–0.5 mm) типові для антенних структур і планарних НВЧ-схем, де підкладка виступає безпосереднім середовищем поширення електромагнітної хвилі. Конструкції більшої товщини застосовують для дільників/суматорів потужності та багатошарових RF модулів.
Діелектрична проникність (Dk) RF матеріалу має критичніше значення, ніж сама по собі товщина: плати на матеріалі RO3003 товщиною 0.254 mm і 0.508 mm працюють як антени на різних робочих частотах і з різною шириною смуги пропускання. Товщина діелектрика безпосередньо формує хвильовий опір (впливаючи на розрахункову ширину провідника під цільовий імпеданс), тому stackup слід узгодити з виробником до початку розведення критичних RF ліній.
Товщина гнучко-жорстких друкованих плат (Rigid-flex)
Гнучко-жорсткі плати поєднують тонкі гнучкі та жорсткі ділянки, тому єдиного значення товщини для всієї конструкції немає — кожна зона має власні параметри. За даними APT товщина гнучких ділянок становить 0.05–0.20 mm (тонкі поліімідні ядра з RA міддю та coverlay), а жорстких секцій — 0.8–2.4 mm відповідно до стандартних діапазонів багатошарових плат. Перехідна зона вимагає ретельного проєктування: перепад товщини має бути плавним, щоб уникнути концентрації механічних напружень на межі гнучкої та жорсткої областей.
Роз'єми, gold fingers та пази
Параметри роз'ємів часто визначають вимоги до товщини плати ще на початковому етапі проєктування.
- Крайові роз'єми (card-edge). Плата, яка вставляється в крайовий роз'єм, має суворо відповідати специфікації гнізда за товщиною та допуском у зоні ламелей контактів. Перевіряйте datasheet роз'єму, а не типові стандартні значення для друкованої плати.
- Press-fit роз'єми. Штирі press-fit розраховані на певний діапазон товщини плати та жорсткий допуск на діаметр металізованого отвору. У картах свердління APT для отворів під press-fit задано допуск готового отвору ±0.05 mm.
- Міжплатні та мезонінні роз'єми. Вони задають висоту стека збірки, яка безпосередньо залежить від товщини плати.
- Пази, вушка та елементи корпусу. Механічні деталі, які фіксуються в пазах або напрямних корпусу, критично залежать від товщини друкованої плати та профілю її краю.
- Фаски та обробка країв. Параметри зняття фаски на крайових роз'ємах залежать від кінцевої товщини плати на її кромці. На сторінці APT щодо обробки контуру друкованої плати для формування фаски вимагається вказувати край введення, кінцеву товщину, кут і глибину фаски, а також зону нанесення hard-gold.
За наявності будь-якого з цих елементів обов'язково зазначайте локальну товщину та допуски безпосередньо у виробничому кресленні (fabrication drawing).
Як stackup визначає кінцеву товщину плати
Кінцева товщина плати дорівнює сумі товщин усіх елементів у stackup: core, препрегів, міді кожного шару, металізації та фінішного покриття. Задати цю суму можна двома шляхами:
- Обрати стандартний каталожний stackup під цільову товщину: це фіксує вибір core та препрегів і спрощує розрахунок імпедансу.
- Спроєктувати кастомний stackup, підібравши товщини core та препрегів під вимоги щодо імпедансу та інші параметри, після чого скоригувати структуру до досягнення цільової товщини.
Товщина міді безпосередньо впливає на результат. За каталогом APT, мідь 1 oz має товщину приблизно 0.035 mm на шар до нанесення металізації; важча мідь додає пропорційно більше. Відсоток заповнення внутрішніх шарів міддю також критичний: під час ламінування смола препрегу затікає у проміжки між провідниками, тому розріджений шар міді поглинає більше смоли, і готовий стек виходить тоншим.
Принципи розташування шарів описані в посібнику з проєктування PCB stackup. Критерії вибору core та основи дивіться у матеріалі про міднофольгований ламінат.
Зазначення товщини в RFQ
Вичерпна специфікація товщини запобігає більшості виробничих проблем:
- Номінальна товщина готової плати та допуск (наприклад, 1.6 mm ±10% або суворіший допуск за потреби)
- Точка вимірювання товщини, а також чи враховує вона паяльну маску та фінішне покриття, якщо це критично для посадки в корпус
- Товщина окремих елементів, як-от контактів крайового роз'єму (card-edge fingers), якщо вона відрізняється від загального допуску
- Кількість шарів і товщина міді на кожному шарі
- Креслення stackup або позначка про допустимість стандартного stackup виробника
- Вимоги до матеріалу (наприклад, FR-4 з конкретним класом Tg), оскільки наявність ламінату визначає допустимі варіанти товщини
- Цільові значення контрольованого імпедансу, оскільки зміна товщини впливає на діелектричний проміжок і, відповідно, на імпеданс
- Для гнучких або гнучко-жорстких ділянок: товщина окремо для кожної зони, а не єдине значення для всієї плати
Чому варто узгоджувати товщину плати з APTPCB?
APT комплексно перевіряє товщину, кількість шарів, товщину міді (copper weight) та stackup перед запуском у виробництво. Це гарантує одночасну відповідність готової плати кресленням і цільовим значенням імпедансу. Стандартний каталог stackup для 4–18 шарів охоплює структури товщиною від 0.4 до 2.4 mm, а кастомні stackup розраховуються окремо, якщо проєкт вимагає нестандартної товщини чи жорсткіших допусків. Для спеціалізованих плат інженерні групи APT з гнучких, керамічних, heavy-copper та RF-рішень спираються на власні верифіковані бази матеріалів і параметрів товщини. Для виробів на FR-4 команда виробництва друкованих плат FR4 може підтвердити найближчий стандартний stackup ще до фіналізації трасування (layout).
Галузеві стандарти для товщини жорстких друкованих плат включають IPC-2221 (загальний стандарт проєктування друкованих плат), IPC-6012 (кваліфікація та технічні характеристики жорстких друкованих плат), IPC-A-600 (критерії прийнятності друкованих плат) та IPC-6013 (кваліфікація та характеристики гнучких і гнучко-жорстких плат). Вони визначають критерії прийнятності та методи контролю, проте не регламентують конкретні фіксовані значення товщини.
Починайте з інтерфейсу підключення плати
Для більшості проєктів 1.6 mm — стандартне рішення, яке не потребує додаткових розрахунків. Якщо ж конструктив плати визначається механікою — крайовим роз'ємом (card-edge), роз'ємом типу press-fit або жорсткими габаритами тонкого корпусу — спочатку зафіксуйте вимоги до товщини й допусків під ці елементи. Потім сформуйте відповідний stackup і повністю вкажіть ці параметри у виробничому кресленні.
Часті запитання
Яка товщина друкованої плати є найпоширенішою?
Найпоширеніша товщина друкованої плати становить 1.57 mm (0.062 in), яку зазвичай називають 1.6 mm. Це типове значення для жорстких плат на FR-4, під яке розраховано більшість роз'ємів, напрямних у корпусах та типових stackup.
Чи 1.6 mm — це те саме, що й 0.062 in?
Фактично, так. 0.062 in відповідає 1.57 mm, а в метричних системах замовлення це значення зазвичай округлюють до 1.6 mm. Обидва позначення стосуються тієї самої стандартної товщини плати. При типовому допуску ±10% ця різниця повністю вкладається у допустимі межі.
Яку товщину має 4-шарова друкована плата?
Найчастіше 4-шарова плата має товщину 1.6 mm, проте її можна виготовити тоншою або товстішою. Стандартний каталог APT містить 4-шарові структури товщиною від 0.4 mm до 2.4 mm, зокрема 0.8, 1.0, 1.2 та 2.0 mm.
Який типовий допуск на товщину друкованої плати?
Стандартний каталог stackup компанії APT визначає допуск ±10% від кінцевої товщини плати, що для плати 1.6 mm становить від 1.44 до 1.76 mm. Якщо роз'єм або корпус вимагають жорсткіших меж, їх можна узгодити окремо, вказавши на кресленні конкретні допуски та зону вимірювання.
Чи коштує товстіша друкована плата дорожче?
Зазвичай дещо дорожче, проте кількість шарів і тип матеріалу впливають на вартість значно більше, ніж сама товщина. Товстіша плата також може потребувати свердел більшого діаметра для дотримання обмежень aspect ratio. Занадто тонкі плати теж можуть збільшити витрати через потребу у спеціальних матеріалах або застосуванні технологічних носіїв (carriers) під час монтажу.
Чи можна вибрати нестандартну товщину друкованої плати?
Так. Нестандартні значення товщини реалізують за індивідуальним stackup після інженерного аналізу. Вкажіть номінальне значення, допуск, кількість шарів та товщину міді, щоб виробник підтвердив наявність матеріалів і розрахував імпеданс до початку виробництва. Для спеціалізованих плат (гнучких, керамічних або з товстою міддю) діапазони доступних товщин відрізняються від стандартного FR-4.