Tecnología de PCB - Diseño de encapsulamiento de PCB de dispositivos de montaje de superficie basados en IPC

Para resolver el compromiso entre la manufacturabilidad y el rendimiento del producto en el proceso de diseño de pcb, el embalaje de PCB del dispositivo de montaje de superficie está diseñado de acuerdo con el estándar IPC - 7351b.

Introducción

En la actualidad, en el proceso de diseño de pcb, debido a los requisitos de miniaturización, alta densidad y fiabilidad del producto, muchas veces es necesario hacer un compromiso entre la manufacturabilidad y el rendimiento del producto. En el proceso de diseño de pcb, el diseño de encapsulamiento es un proceso importante y fácil de ignorar, y su calidad de diseño afecta directamente el montaje posterior del dispositivo y la calidad del producto. En la actualidad, hay muchas normas de diseño de envases, incluidas las normas internacionales, las normas militares nacionales, las normas empresariales y las normas de diseño unificadas que deben utilizarse para guiar el diseño.

1. Resumen

1.1 importancia del diseño de envases de PCB

En el proceso de diseño de pcb, a veces aparecen los siguientes problemas:

1) las especificaciones de los componentes y las almohadillas de PCB no coinciden, por ejemplo, las especificaciones 0603 se instalan en las especificaciones 0805 o las especificaciones 0805 se instalan en las especificaciones 0603;

2) para los componentes de la misma especificación, hay muchos diseños de embalaje diferentes y estándares inconsistentes;

3) el tamaño de la almohadilla que coincide con el embalaje de PCB no cumple con los requisitos de las especificaciones.

Los problemas anteriores se deben a estándares inconsistentes e irregulares de construcción de bibliotecas, lo que causó grandes problemas en las operaciones posteriores de smt, e incluso una mala soldadura, lo que finalmente afectó la calidad del producto y la eficiencia de la producción; Por lo tanto, el diseño del paquete de PCB tiene un impacto en la manufacturabilidad y la vida útil de los productos smt. Tiene un gran impacto.

1.2 introducción al estándar IPC - 7351b

IPC es la Asociación Internacional de conectividad de la industria electrónica. El IPC - 7351b es un requisito general para el diseño de montaje de superficie y el estándar de patrón de puesta a tierra, reemplazando el estándar IPC - SM - 782a. El IPC - 7351b recomienda diseñar almohadillas de encapsulamiento de PCB a partir de variables como la densidad de componentes, el entorno de alto impacto y los requisitos de retrabajo. el IPC - 7351b divide los encapsulamientos de PCB en tres tipos. Como se muestra en la figura 1, los usuarios pueden elegir el tamaño adecuado para sus productos a partir de tres densidades.

1) nivel de densidad a

La expansión máxima de la almohadilla, adecuada para aplicaciones de baja densidad de componentes, es típica de los productos portátiles / portátiles o expuestos a entornos de alto impacto o vibración. La estructura de soldadura es la más resistente y, si es necesario, se puede volver a procesar fácilmente. Tanto la Soldadura manual como la soldadura por máquina se pueden operar con un gran margen.

2) nivel de densidad B

Extensión de almohadilla dieléctrica para productos con densidad media de componentes y proporciona una estructura de soldadura sólida. Tanto la Soldadura manual como la soldadura por máquina se pueden operar.

3) nivel de densidad C

La extensión mínima de la almohadilla es adecuada para dispositivos en miniatura con requisitos estructurales mínimos de soldadura para el patrón de la almohadilla y permite una densidad máxima de montaje de componentes. Adecuado para la soldadura mecánica, la Soldadura manual es difícil.

2. diseño de encapsulamiento de componentes electrónicos pegados en la superficie

2.1 diseño de almohadillas SMd

2.1.1 cálculo del tamaño de la almohadilla SMD encapsulada estándar

Los envases estándar se refieren a envases que cumplen con estándares internacionales como jedec y eia, como sop, soic, tssop, tqfps, etc. la fórmula de cálculo de la almohadilla en esta forma de embalaje es la siguiente:

Entre ellos: Z es la distancia entre los bordes exteriores de las almohadillas a ambos lados del embalaje; G es la distancia entre los bordes interiores de las almohadillas en ambos lados del paquete; X es el ancho de la almohadilla de encapsulamiento; L es la distancia entre los bordes exteriores de los pines a ambos lados del componente; S es la distancia entre los bordes internos de los pines a ambos lados del equipo de elementos; W es el ancho del pin del componente; JT es la longitud de la extensión del punto de soldadura (dedo de soldadura), es decir, el dedo de soldadura; JH es la longitud del borde interior de la soldadura (talón), es decir, el talón; Js es la longitud del borde del punto de soldadura, es decir, el borde del pie; CLS es la tolerancia dimensional del componente, es decir, la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de l; CS es la tolerancia dimensional del componente, es decir, la diferencia entre los valores s máximos y mínimos; CW es la tolerancia dimensional del componente, es decir, la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de w; F es la tolerancia durante el procesamiento de la placa de circuito impreso; P es la tolerancia durante la soldadura de la máquina smt.

2.1.2 parámetros de cálculo de pin en diversas formas de embalaje

Entre los estándares IPC - 7351b, hay recomendaciones para los parámetros de cálculo de envases jt, JH y js para diversas formas de envases estándar y tres niveles de densidad, así como recomendaciones para ajustar los coeficientes. Los parámetros de embalaje se pueden calcular en función del nivel de densidad del producto.

2.1.3 configuración de los parámetros de soldadura de bloqueo de la almohadilla SMd

El tamaño de la máscara de soldadura de la plataforma indica el tamaño de la apertura de la plataforma, y su tamaño generalmente se expande en una dimensión basada en el tamaño de la plataforma. Es necesario determinar el tamaño de expansión en función de la capacidad de proceso del fabricante. Por lo general, se recomienda configurar de la siguiente manera: ampliar 6 mil sobre el tamaño de la almohadilla, y la máscara de soldadura del agujero no metálico es la misma que el tamaño del agujero.

2.2.2 capa de malla de alambre

La capa de malla de alambre encapsulada se utiliza principalmente para el rango de tamaño físico del indicador en el PCB y como referencia para el posicionamiento del dispositivo durante el montaje SMT del pcb. Combinando el software de diseño Cadence y la capacidad de procesamiento tradicional del fabricante, el diseño de la capa de malla de alambre encapsulada en PCB de dispositivos SMD tiene algunas consideraciones especiales. Por supuesto, los parámetros se pueden ajustar de acuerdo con el proceso de producción.

1) el ancho de línea de la capa de malla de alambre es generalmente de 5 ML.

2) el marco exterior de la capa de malla de alambre no permite presionar la almohadilla, y la distancia de la almohadilla generalmente requiere 10 orejas.

3) la capa de malla de alambre debe dibujar una marca de 1 pulgada del equipo. Se pueden usar círculos huecos. Se recomienda un ancho de línea de 5 mil y un radio de 20 mil para facilitar el procesamiento y la inspección posterior de pcb. Al mismo tiempo, el círculo hueco no puede superponerse a otras mallas de alambre.

4) en el caso de los dispositivos con positividad y negatividad, la positividad o negatividad del dispositivo debe estar claramente marcada para facilitar el montaje y la identificación del dispositivo.

2.2.3 dimensiones físicas del equipo

Al establecer el encapsulamiento de pcb, el tamaño del área de encapsulamiento se puede utilizar como un proyecto de Inspección DRC para el diseño del dispositivo en el software cadence. El tamaño del área de encapsulamiento puede considerarse que consta de dos elementos, incluyendo el tamaño exterior máximo del encapsulamiento y el proceso de soldadura juntos para formar el espaciamiento del dispositivo necesario para el área de encapsulamiento. La Tabla 4 recomienda el espaciamiento del equipo necesario para los procesos de soldadura comunes. Si durante el diseño del PCB hay un software de interferencia en el área de encapsulamiento, informará automáticamente del error.

3. observaciones finales

En el proceso de diseño de encapsulamiento de pcb, siempre y cuando se tengan en cuenta las condiciones ambientales, el rendimiento del producto, el nivel de densidad y la manufacturabilidad del producto, se siga el Manual de diseño del CHIP y se haga referencia al estándar IPC - 7351, se puede diseñar un encapsulamiento de PCB con buena manufacturabilidad que cumpla con los requisitos de rendimiento del producto. La unidad del autor utiliza el nivel de densidad a en el estándar IPC - 7351b para establecer una biblioteca de encapsulamiento de componentes, lo que mejora aún más la fiabilidad del producto. La práctica ha demostrado que este método es factible y mejora la soldabilidad y fiabilidad del producto.