Leiterplattentechnisch - IPC-basiertes PCB-Verpackungsdesign für Geräte zur Oberflächenmontage

Um das Problem des Kompromisses zwischen Herstellbarkeit und Produktleistung im PCB-Designprozess zu lösen, wird das PCB-Paket für die Oberflächenmontage gemäß dem IPC-7351b-Standard entworfen.

Einleitung

Gegenwärtig ist es im PCB-Designprozess aufgrund von Produktminiaturisierung, hoher Dichte und Zuverlässigkeitsanforderungen oft notwendig, Kompromisse zwischen Herstellbarkeit und Produktleistung einzugehen. Im PCB-Designprozess ist das Verpackungsdesign ein wichtiger und leicht übersehener Prozess, und seine Designqualität beeinflusst direkt die spätere Gerätemontage und Produktqualität. Derzeit gibt es viele Verpackungsdesign-Standards, einschließlich internationaler Standards, nationaler Militärstandards, Unternehmensstandards und einheitlicher Design-Standards, die verwendet werden müssen, um Design zu leiten.

1. Übersicht

1.1 Die Bedeutung des PCB-Verpackungsdesigns

Im Prozess des PCB-Designs treten manchmal die folgenden Probleme auf:

1) Komponenten und PCB-Board-Pad-Spezifikationen stimmen nicht überein, zum Beispiel werden 0603-Spezifikationen auf 0805-Spezifikationen montiert oder 0805-Spezifikationen auf 0603-Spezifikationen montiert;

2) Es gibt viele verschiedene Paketentwürfe für Komponenten der gleichen Spezifikation, und die Standards sind nicht einheitlich;

3) Die Pad-Größe, die durch das PCB-Paket übereinstimmt, entspricht nicht den Anforderungen der Spezifikation.

Die oben genannten Probleme sind alle auf die inkonsistenten und nicht standardisierten Bibliotheksbau-Standards zurückzuführen, die große Probleme und sogar schlechtes Löten in den späteren SMT-Operationen verursachen, was letztlich die Produktqualität und Produktionseffizienz beeinflusst; Daher hat das Design von PCB-Verpackungen einen Einfluss auf die Herstellbarkeit und Lebensdauer von SMT-Produkten. Haben einen großen Einfluss.

1.2 Einführung in den IPC-7351b Standard

IPC ist die International Electronic Industry Connection Association. IPC-7351b ist eine allgemeine Anforderung für Oberflächenmontage Design und Landmuster Standards und ersetzt den IPC-SM-782A Standard. IPC-7351b empfiehlt das Design von PCB-Paketpads anhand von Variablen wie Bauteildichte, hochbelastbare Umgebung und Nacharbeitsanforderungen, und IPC-7351b unterteilt PCB-Pakete in 3-Typen. Wie in Abbildung 1 gezeigt, können Benutzer aus drei Dichten die Größe auswählen, die zu ihren Produkten passt.

1) Dichtegrad A

Maximale Pad-Verlängerung, geeignet für Anwendungen mit geringer Bauteildichte, typische Beispiele sind tragbare/handgeführte Produkte oder Produkte, die hohen Schock- oder Vibrationsumgebungen ausgesetzt sind. Die geschweißte Struktur ist die stärkste und kann bei Bedarf leicht nachgearbeitet werden. Sowohl das manuelle Schweißen als auch das Maschinenschweißen können mit großem Spielraum betrieben werden.

2) Dichteklasse B

Das Medium Pad verlängert sich, das für Produkte mit mittlerer Komponentendichte geeignet ist und eine solide Lötstruktur bietet. Sowohl das manuelle Schweißen als auch das Maschinenschweißen können betrieben werden.

3) Dichteklasse C

Die kleinste Pad-Erweiterung eignet sich für Mikrogeräte mit den kleinsten Anforderungen an die Lötstruktur am Pad-Muster, und die höchste Bauteil-Montagedichte kann erreicht werden. Geeignet für Maschinenschweißen, manuelles Schweißen ist schwieriger.

2. Verpackungsdesign elektronischer Komponenten für die Oberflächenmontage

2.1 SMD Pad Design

2.1.1 Berechnung der SMD Pad Größe für Standardpaket

Standardpakete beziehen sich auf Pakete, die internationalen Standards wie JEDEC und EIA entsprechen, wie SOP, SOIC, TSSOP, TQFP usw. Die Pad-Berechnungsformel für diese Paketform ist wie folgt:

Unter ihnen: Z ist der Abstand zwischen den äußeren Kanten der Pads auf beiden Seiten der Verpackung; G ist der Abstand zwischen den inneren Kanten der Pads auf beiden Seiten der Verpackung; X ist die Breite der Packungsblöcke; L ist der Abstand zwischen den äußersten Kanten der Stifte auf beiden Seiten des Bauteils; S ist das Darstellungselement Der Abstand zwischen den inneren Kanten der Stifte auf beiden Seiten der Vorrichtung; W ist die Breite der Stifte des Bauteils; JT ist die Länge der Lötstellenverlängerung (Zehe), das heißt die Zehe; JH ist die Länge der Lötstelle Innenkante (Ferse), das heißt die Ferse; JS ist die Lötstelle Die Länge der Seite des Punktes, das heißt die Seite des Fußes; CL ist die Größentoleranz des Bauteils, die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten von L; CS ist die Größentoleranz des Bauteils, die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen S-Wert; CW ist die Größentoleranz von Bauteilen, die Differenz zwischen den Höchst- und Mindestwerten von W; F ist die Toleranz während der Verarbeitung von Leiterplatten; P ist die Toleranz während des SMT-Maschinenschweißens.

2.1.2 Pin Berechnungsparameter von verschiedenen Paketformen

Im IPC-7351b-Standard gibt es Empfehlungen für Verpackungsberechnungsparameter JT, JH und JS für verschiedene Standardverpackungsformen und drei Dichtestufen sowie Empfehlungen für Anpassungskoeffizienten. Die Verpackungsparameter können entsprechend dem Dichtegrad des Produkts berechnet werden.

2.1.3 SMD Pad Lötmaske Parameter Einstellung

Die Größe der Pad-Lötmaske gibt die Öffnungsgröße des Pads an, und seine Größe wird im Allgemeinen um eine Größe auf der Grundlage der Pad-Größe erweitert. Die erweiterte Größe muss entsprechend der Prozessfähigkeit des Herstellers ermittelt werden. Es wird im Allgemeinen empfohlen, wie folgt einzustellen: erweitern Sie 6mil auf der Grundlage der Pad-Größe, und die Lötmaske des nicht metallisierten Lochs ist die gleiche wie die Lochgröße.

2.2.2 Siebdruckschicht

Die Verpackungssiebsiebschicht wird hauptsächlich verwendet, um den physikalischen Größenbereich des Geräts auf der Leiterplatte anzuzeigen und als Referenz für die Gerätepositionierung während der SMT-Montage des Geräts auf der Leiterplatte. Durch die Kombination der CADENCE-Designsoftware und der konventionellen Verarbeitungsfähigkeiten des Herstellers hat das SMD-Gerät PCB-Verpackungssiebschichtdesign einige besondere Überlegungen. Selbstverständlich können die Parameter entsprechend dem Produktionsprozess angepasst werden.

1) Die Linienbreite der Siebdruckschicht ist im Allgemeinen 5mil.

2) Der äußere Rahmen der Siebdruckschicht ist nicht erlaubt, das Pad zu drücken, und der Abstand vom Pad ist im Allgemeinen erforderlich, um â¥10 mil zu sein.

3) Die Siebdruckschicht muss die 1-polige Markierung des Geräts zeichnen. Ein Hohlkreis kann verwendet werden. Die empfohlene Linienbreite beträgt 5mil und der Radius ist 20mil, um die Verarbeitung und spätere PCB-Inspektion zu erleichtern. Gleichzeitig kann sich der Hohlkreis nicht mit anderen Siebträgern überlappen.

4) Bei Geräten mit positiver und negativer Polarität sollte die positive oder negative Polarität des Geräts deutlich gekennzeichnet sein, um die Montage und Identifizierung des Geräts zu erleichtern.

2.2.3 Die physikalische Größe des Geräts

Wenn das PCB-Paket eingerichtet ist, kann die Größe des Paketbereichs als DRC-Prüfelement des Gerätelayouts in der CADENCE-Software verwendet werden. Die Größe des Paketbereichs kann als aus zwei Elementen zusammengesetzt betrachtet werden, einschließlich der maximalen äußeren Größe des Pakets und der Geräteneigung, die durch den Lötprozess zusammen benötigt wird, um den Paketbereich zu bilden. Tabelle 4 empfiehlt den für gängige Lötverfahren erforderlichen Geräteabstand. Wenn während des PCB-Designs Interferenzsoftware im Verpackungsbereich vorhanden ist, wird automatisch ein Fehler gemeldet.

3. Schlussbemerkungen

Im PCB-Verpackungsdesign-Prozess, solange die Umweltbedingungen, die Produktleistung, das Dichteniveau, die Produktherstellbarkeit umfassend berücksichtigt werden, dem Chip-Design-Handbuch folgen und sich auf den IPC-7351-Standard beziehen, können Sie definitiv entwerfen, um die Produktleistungsanforderungen PCB-Paket mit guter Herstellbarkeit zu erfüllen. Die Einheit des Autors nimmt den Dichtegrad A im IPC-7351b-Standard an, um eine Komponentenverpackungsbibliothek aufzubauen, die die Produktzuverlässigkeit weiter verbessert. Praktische Ergebnisse belegen, dass das Verfahren durchführbar ist und die Schweißbarkeit und Zuverlässigkeit des Produkts verbessert.