בתעשיית האלקטרוניקה המודרנית, המבנה של מעגל מודפס קשיח רב־שכבתי (ML-PCB) משפיע ישירות על הביצועים, האמינות וכשירות הייצור של המוצר.
מכיוון שקיימים סוגי לוחות רב־שכבתיים רבים, מערכת סיווג ה-IPC ל-Multilayer PCB — שנוסדה ע״י ארגון IPC (Institute for Printed Circuits) — מספקת מערך מקיף של תקני תכן המגדירים את הדרגות והטיפוסים של לוחות מודפסים קשיחים.
התקנים הללו מעניקים למתכננים וליצרנים שפה משותפת לתקשור תצורות סטאק-אפ, סוגי ויה (vias) וציפיות לאיכות.
מאמר זה מסביר כיצד IPC-2221, IPC-2222 ו-IPC-2226 מסווגים לוחות רב־שכבתיים — ומדוע הבנה של סוגי ה-IPC ל-Multilayer PCB מסייעת לבחור את אסטרטגיית התכן והייצור הנכונה לפרויקט הבא שלכם.
תפקיד תקני IPC בתכן PCB
IPC הוא הארגון המוביל בעולם לתקינה בתעשיית ייצור האלקטרוניקה.
מטרתו לקבוע כללים והגדרות עקביים בכל שרשרת הערך — תכן, ייצור, הרכבה ובדיקה — כך שכל הגורמים, ממהנדסים ועד צוותי הייצור, ידברו אותה שפה טכנית.
בתכן PCB רב־שכבתי, תקני IPC עושים יותר מתיאור המבנה; הם מגדירים איך מבטאים את כוונת התכן.
כאשר שרטוט מציין “Type 3 Multilayer” או “HDI Type II”, גם המתכננים וגם היצרנים מבינים מיד את תצורת השכבות המיועדת ואת דרישות התהליך.
IPC-2221 — תקן כללי לתכן לוחות מודפסים
IPC-2221 משמש כתקן-על לכל תכנוני ה-PCB.
הוא מגדיר עקרונות תכן כלליים: מרווחי מוליכים, רוחב טבעת האנולר (Annular Ring), מרחקי בידוד, מאפייני חומרים, ושיקולים חשמליים ומכניים.
בתכן רב־שכבתי, IPC-2221 מהווה בסיס לכל התקנים האחרים.
הוא לא מסווג בעצמו סוגי לוחות ספציפיים, אלא מספק את המסגרת שעליה נשענים תקנים כמו IPC-2222 ו-IPC-2226.
בקיצור: IPC-2221 הוא הבסיס — לא היעד.
IPC-2222 — תקן ענפי לתכן לוחות קשיחים אורגניים
IPC-2222 מתמקד ב-PCB קשיח רב־שכבתי מסורתי עם גדלי פיצ׳רים כלליים.
הוא מגדיר שני טיפוסי מבנה עיקריים לפי אופן חיבור השכבות הפנימיות באמצעות ויות.
סיווג לפי IPC-2222
- Type 3 — לוח רב־שכבתי ללא ויות עיוורות או קבורות
זהו המבנה הנפוץ ביותר.
כל השכבות מחוברות באמצעות קידוחים מצופים מעבר (PTH), ללא שימוש ב-Blind או Buried vias.
לוחות Type 3 נפוצים באלקטרוניקה כללית, בקרה תעשייתית ומכשירי תקשורת — בזכות עלות נמוכה, תשואה גבוהה ותהליכי ייצור בשלים. - Type 4 — לוח רב־שכבתי עם ויות עיוורות ו/או קבורות
מבנה זה מוסיף Blind/Buried vias כדי לשפר את צפיפות החיווט ולחסוך מקום פנימי.
מתאים כאשר BGA בצפיפות גבוהה או מחברים עדינים דורשים מסלולי חיבור קצרים יותר.
דורש רישום שכבות מדויק יותר, למינציה מורכבת יותר וקידוח מדויק, ובתמורה מאפשר צפיפות נתיבים גבוהה משמעותית.
IPC-2226 — תקן תכן ל-HDI (High-Density Interconnect)
עם המשך המזעור ועליית כמות ה-I/O, המבנים הרב־שכבתיים המסורתיים מגיעים למגבלותיהם.
לכן הוגדר IPC-2226, המתקנן לוחות HDI העושים שימוש ב-Microvias, ב-Blind/Buried vias וב-למינציה סדרתית להשגת צפיפות חיווט קיצונית.
סיווג לפי IPC-2226
- Type I — מבנה 1[C]0 או 1[C]1
שכבת Build-up אחת עם Microvias המחברות ל-Core.
ייתכנו גם PTH המחברים שכבות חיצוניות.
זהו מבנה HDI הפשוט ביותר, נפוץ במכשירי צריכה קומפקטיים. - Type II — 1[C]0 או Core 1[C] עם ויות קבורות
ה-Core כולל Buried vias, וה-Build-up החיצוני משתמש ב-Microvias בקידוח לייזר.
גישה היברידית המאזנת בין יתרונות רב־שכבתי מסורתי ל-HDI; מתאים לסמארטפונים, אלקטרוניקה לרכב ומודולי IoT צפופים. - Type III — מבנה >2[C]>0
מספר שכבות Build-up סדרתיות עם ויות קבורות ו/או PTH.
סימן ההיכר של HDI מתקדם, שלרוב מצריך מספר מחזורי קידוח לייזר ולמינציה.
בשימוש במודולי 5G, שרתים מהירים ומערכות HPC.
IPC-2226 לא מסתפק בהגדרות הטיפוסים; הוא מפרט גם דרישות תכן ותהליך — כגון גבולות קוטר ל-Microvia, סדר הלמינציה, בקרת עובי נחושת ובדיקות אמינות של המוליכים הבין־שכבתיים.
למה סיווג ה-IPC ל-Multilayer PCB חשוב בפרקטיקה ההנדסית
ההבדלים בין IPC-2221, IPC-2222 ו-IPC-2226 אינם תיאורטיים בלבד — הם משפיעים ישירות על האופן שבו לוחות מתוכננים ומיוצרים.
השפעות הנדסיות עיקריות
- תכן לכשירות ייצור (DFM)
כל טיפוס IPC מרמז על יכולות ייצור שונות.
כמעט כל יצרן יכול לבנות לוחות Type 3, בעוד HDI Type III דורש קידוח לייזר, למינציה סדרתית ובקרת רישום מדויקת. - עלות ולוחות זמנים
עם עליית המורכבות — Type 3 → Type 4 → HDI Type III — עולות משמעותית העלות וזמן הייצור.
בחירת הטיפוס המתאים עוזרת לאזן בין ביצועים, אמינות ותקציב. - אמינות וביצועים
תקני IPC מגדירים ציפיות לאמינות הוויה, הידבקות בין שכבות, עיוות/שקיעה (Warpage) ומרווחי בידוד.
בחירת הסיווג הנכון מסייעת להבטיח ביצועים עקביים לאורך מחזורי חום ועומסים מכניים. - שפה אוניברסלית
סיווג IPC מספק שפת תכן סטנדרטית.
הערה כמו “IPC-2226 Type II” מעבירה מיד לספק בכל העולם את כוונת ה-Stack-up, מצמצמת עמימות ומפחיתה סבבי תיקונים.
סיכום
מהמסגרת הכללית של IPC-2221, דרך המבנים הרב־שכבתיים המסורתיים של IPC-2222, ועד התצורות המתקדמות של HDI ב-IPC-2226 — מערכת ה-IPC יוצרת היררכיה ברורה לתכן PCB קשיח.
עבור מהנדסים, שליטה ב-סיווג ה-IPC ל-Multilayer PCB היא יותר מציות לתקן; זוהי המפתח לתכן אמין, בר-ייצור ויעיל כלכלית.
בתעשיית האלקטרוניקה, עמידה בתקני IPC איננה מגבלה — זו שפה הנדסית משותפת לכל שרשרת האספקה הגלובלית.
