用于 PCB 设计的 IPC 类别和符合 IPC 标准

2021-07-06

用于 PCB 设计的 IPC 类别和符合 IPC 标准

无论您是从事电子设计、制造还是国防工作，标准组织的字母汤都非常广泛，而且可能看起来令人生畏。IPC 标准是最广泛接受和最重要的 PCB 设计和制造标准之一。IPC 标准将影响设计师如何创建他们的电路板以及他们如何为不同行业的生产做好准备。这些标准旨在确保性能和可靠性，并为许多行业所接受。

尽管 IPC 标准对于确保设计性能、可靠性和质量至关重要，但它们并不是对所有行业都重要的唯一标准。其他影响 PCB 设计的重要标准组织包括 ASME、ANSI、IEC、MIL-PRF 和其他针对特定产品的专业标准。无论哪种标准对您的设计很重要，最好的 PCB 设计软件都可以通过将设计要求编码为设计规则来帮助您符合您的标准。

唯一具有可根据 IPC 标准定制的设计和验证功能的统一 PCB 设计套件。

在众多的电子标准组织中，所有设计者都应该知道的组织是IPC。这些行业标准旨在确保印刷电路和其他电子组件的可靠性和可制造性。IPC 标准的目标是确保电子产品的可靠性、安全性和可制造性。无论您在哪个行业工作，IPC 都可能定义标准，为您的产品指定重要要求。

很少有人阅读过完整的 IPC 标准，仅仅是因为它们的广度和深度。如果您是一名 PCB 设计师，您应该熟悉一些非常重要的标准。当您使用带有集成合规性工具的正确设计软件时，遵守 IPC 标准并针对不同的 IPC 产品类别进行设计可能比您想象的要容易。Altium Designer 的集成设计规则引擎允许您将重要的 IPC 标准定义为设计约束，从而帮助您遵守这些重要标准。

PCB设计和制造的IPC标准

IPC 标准包括对印刷电路板所有方面的多项制造要求。这些制造要求最终会转化为设计要求，设计人员需要 PCB 设计软件来帮助确保他们的电路板符合 IPC 设计要求。一些示例包括通孔和微通孔制造、焊点强度要求、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 部分与 PCB 设计和制造相关？

IPC 标准有很多部分，并不是所有部分都适用于每种电路板设计。此外，每个标准都是一份很长的文件，其中包括对设计人员、制造商或两者的一系列要求。一些重要的 IPC 设计标准包括：

IPC 2221：在 PCB 和其他形式的组件安装或互连结构中建立了一些通用设计和性能要求。

IPC 4101：定义用于构建叠层的 PCB 层压材料和其他材料的材料要求。

IPC 2152：一种较新的标准，它定义了许多不同应用中铜迹线和平面的载流要求。

IPC 4761：涵盖过孔保护的设计指南，以确保可靠性、可制造性和质量。

IPC 6012：定义了从 IPC 2221、IPC 4101 和其他质量要求编译而来的通用性能要求。相关的 IPC 6013 标准将相同的想法应用于柔性电路板。

IPC-A-600 系列：定义印刷电路板的验收指标，以及各种印刷电路板组件的三个标准 IPC 等级。

IPC 7351：指定 SMT 组件的封装和焊盘图案要求。组件制造商在设计焊盘图案时使用这些规范，以确保可焊性和可靠的电气连接。

IPC-1752A：材料声明管理标准定义了设计者、分销商和制造商之间交换数据的报告格式。

还有许多其他标准会影响印刷电路板的设计、制造和认证，但并非所有这些标准都对 PCB 设计人员至关重要。上面列表中的重要设计要求将在很大程度上影响诸如间隙、测试要求、特征尺寸、机械设计要求和保护要求以确保高质量。

在您的设计软件中需要理解的重要一点是将这些要求编码到您的设计规则中，以便您可以在准备制造和组装之前快速评估您的物理布局。最好的 PCB 设计工具将直接从您的设计规则中获取这些要求，并在任何应用中立即评估您的电路板。

在某些设计中，例如 HDI 电路板，您需要在着陆图案中使用带帐篷孔或 VIPPO 的过孔。

IPC-2152 标准定义了走线中不同铜重的走线宽度和电流容量之间的推荐关系。

IPC-7351 定义了元件封装的焊盘图案标准，元件设计者应注意这些标准以确保电路板上的可制造性。

您可以在 Altium Designer 中设计符合 IPC-7351 的组件封装。

PCB 设计人员需要了解哪些有关 IPC 类的信息？

IPC 标准定义了四种产品分类。1 类定义了对寿命有限且功能简单的一般印刷电路板的要求。这些板用于一次性使用或一次性产品。2 类定义了需要延长使用寿命和按需性能的电子产品的设计要求。与简单设备相比，这些板往往具有更复杂的功能，并且通常是大型系统（如计算机或电视）的一部分。

与 1 类和 2 类电路板相比，3 类 PCB 具有更严格的制造公差和更严格的可靠性要求。不是专业设计师的人可能会设计 1 类电路板。更复杂的产品往往采用 2 类或 3 类。IPC 3 类/A 类采用 3 类可靠性要求并将其应用于军事和/或航空航天电子产品。其他重要的军用产品标准组织包括 ISO、MIL、FAA 和 SAE。

要更全面地了解适用于 PCB 制造的 IPC 要求，您可以查看 IPC制造商的清单。

IPC 2 类和 3 类之间的差异

定义为第 3 类的产品必须根据包括电镀厚度、层压板/阻焊层选择、PCB 制造工艺、材料资格和质量检查在内的标准制造。2 类和 3 类之间的主要区别在于 SMT 组件的组件放置要求。3 级对组件提出了更严格的清洁度要求，定义了明确的通孔镀层厚度以及 PCB 表面的镀层厚度。

IPC 3 类 PCB 中使用泪珠作为一种防止走线与过孔相交的方法。

PCB 设计人员需要在设计阶段解决所有这些制造要求。在您将电路板发送给制造商后，在设计时解决这些问题将防止重新设计。遵循有关设计和制造的重要 IPC 标准也有助于确保您获得尽可能高的电路板产量。

每个产品都存在缺陷，但这些缺陷应该足够小，以便您的电路板在制造过程中不会出现重大问题。

针对 3 类产品的环形圈的 IPC-6012E 标准旨在确保您的通孔具有适当的机械强度，以承受运行过程中的热膨胀。

IPC 产品类别的设计数据需要导出为标准制造文件格式。IPC-2581 是一种流行的供应商中立文件格式。

过孔设计是不同 IPC 类产品可靠性的一个重要方面。

其他重要的电子行业标准

与其他行业非常相似，主要电子公司已经合作定义了一系列管理电子设计、制造、组装和测试的标准。其中一些行业标准更为严格，远远超出了 PCB 设计的 IPC 标准。其中一些其他标准组包括：

国际标准组织 (ISO)：这套标准主要涵盖制造和质量控制，但也将要求扩展到特定产品和行业（例如，针对医疗器械的 ISO 13485。

国际电工委员会 (IEC)：一个安全和性能标准组织，强调电气和电子标准方面的国际合作。

保险商实验室 (UL)：一个标准组织，对电子产品的电气安全进行认证。

美国机械工程师协会：一套通用的设计和可靠性标准，适用于任何电子组件，尤其是机电系统。

军用性能规范 (MIL-PRF)：这些标准将机械性能要求和可靠性标准应用于军用设备和国防系统的电子设备。

军用标准 (MIL-STD)：一组广泛的标准，定义了对军用硬件的一系列要求。这包括对军用电子设备的测试要求。

这些组织直接或间接指定的设计标准可以在 Altium Designer 中编码为设计规则，就像您用于 PCB 设计的其他重要 IPC 标准一样。作为设计师，您可以决定哪些标准对您的产品最重要。Altium Designer 包含您需要的所有设计工具，以确保您的物理布局符合任何这些设计要求，这要归功于其集成的底层设计引擎。

Altium Designer 帮助您符合任何 PCB 设计标准

在您创建电路板时，Altium Designer 中的在线 DRC 引擎会在您创建电路板时根据您的设计规则检查您的 PCB 布局。在您构建电路板时，程序中的每个设计功能都会从这些设计规则中读取。验证功能会根据标准和自定义设计规则自动检查您的设计，帮助您始终符合 PCB 设计的 IPC 标准。

Altium Designer 的全套设计工具建立在规则驱动的设计引擎之上。这允许您定义 PCB 设计的 IPC 标准和不同的 IPC 类作为设计规则和约束。在您创建电路板时，您的布局将根据您的设计规则自动检查。

作为专业设计师，您可能希望提高您的 PCB 设计专业知识。获得 IPC CID 认证可以帮助您提高电路板设计技能。

Altium 365 为设计团队提供了一种在安全管理的云环境中进行协作的方式。您可以通过 Altium Designer 或在网络上即时共享您的设计和生产数据。

当您使用 Altium Designer 时，您可以确保该面板符合 PCB 设计的重要 IPC 标准。

借助 Altium Designer 中的规则驱动设计引擎，您可以确保在创建电路板时自动检查 PCB 设计的重要 IPC 标准。无论您想设计哪种 IPC 类别，您都可以创建高质量的电路板并使用 Altium Designer 将它们投入生产。