Technologie PCB - Conception d'encapsulation PCB de dispositif de montage en surface basée sur IPC

Pour résoudre le compromis entre la fabricabilité et les performances du produit lors de la conception de PCB, les boîtiers PCB de dispositifs montés en surface sont conçus selon la norme IPC - 7351b.

Présentation

Actuellement, dans le processus de conception de PCB, un compromis entre la fabricabilité et la performance du produit est souvent nécessaire en raison des exigences de miniaturisation, de haute densité et de fiabilité du produit. La conception d'encapsulation est un processus important et facilement négligé dans le processus de conception de PCB, dont la qualité de conception affecte directement l'assemblage ultérieur des dispositifs et la qualité du produit. À l'heure actuelle, il existe de nombreuses normes de conception d'emballages, notamment des normes internationales, des normes militaires nationales, des normes d'entreprise et des normes de conception uniformes qui doivent être utilisées pour guider la conception.

1. Généralités

1.1 L'importance de la conception d'encapsulation PCB

Lors de la conception de PCB, les problèmes suivants peuvent parfois survenir:

1) Les spécifications des éléments et des plots de carte PCB ne correspondent pas, par exemple, la spécification 0603 est installée sur la spécification 0805 ou la spécification 0805 est installée sur la spécification 0603;

2) Les pièces de la même spécification ont beaucoup de conceptions d'emballage différentes, et la norme n'est pas uniforme;

3) la taille de pad correspondant à l'emballage de PCB ne répond pas aux exigences de spécification.

Les problèmes ci - dessus sont tous dus à des normes de construction de bibliothèque incohérentes, non normalisées, causant beaucoup de problèmes dans les opérations SMT ultérieures et même une mauvaise soudure, affectant finalement la qualité du produit et l'efficacité de la production; Par conséquent, la conception de l'emballage PCB a un impact sur la fabricabilité et la durée de vie des produits SMT. L'impact est grand.

1.2 Introduction à la norme IPC - 7351b

L'IPC est l'Association internationale pour la connectivité de l'industrie électronique. IPC - 7351b est une exigence générale pour la conception de montage en surface et la norme de modèle de mise à la terre, remplaçant la norme IPC - SM - 782a. IPC - 7351b propose de concevoir des Pads d'encapsulation de PCB à partir de variables telles que la densité des éléments, l'environnement à impact élevé et les exigences de retouche, IPC - 7351b divise l'encapsulation de PCB en 3 types. Comme le montre la figure 1, l'utilisateur peut choisir parmi 3 densités la taille adaptée à son produit.

1) classe de densité a

Extension de rembourrage maximale pour les applications à faible densité de composants, comme les produits portables / portatifs ou les produits exposés à des chocs ou à des vibrations élevés. La structure soudée est la plus solide et peut être facilement retravaillée si nécessaire. La soudure manuelle et la soudure à la machine peuvent fonctionner à grande échelle.

2) classe de densité B

L'extension de pad média, adaptée aux produits avec une densité moyenne de composants, offre une structure soudée robuste. Le soudage manuel et le soudage à la machine peuvent fonctionner.

3) classe de densité C

La plus petite extension de Plot convient aux dispositifs miniatures dont le motif de Plot bout à bout a des exigences structurelles minimales en matière de soudage et peut atteindre les densités d'assemblage de composants les plus élevées. Convient pour le soudage mécanique, le soudage manuel est difficile.

2. Conception d'emballage de composants électroniques montés en surface

2.1 conception de pad SMD

2.1.1 calcul des dimensions des plots SMD d'un boîtier standard

Par emballage standard, on entend un emballage conforme aux normes internationales telles que jedec, EIA, SOP, SOIC, tssop, tqfp, etc. la formule de calcul du rembourrage sous cette forme d'emballage est la suivante:

Où: Z est la distance entre les bords extérieurs du rembourrage des deux côtés du colis; G est la distance entre les bords internes du coussin de part et d'autre du boîtier; X est la largeur du coussin d'encapsulation; L est la distance entre les bords les plus extérieurs des broches de part et d'autre du composant; S représente la distance entre les bords internes des broches de part et d'autre du dispositif élémentaire; W est la largeur des broches du composant; JT est la longueur du prolongement du point de soudure (bout de soudure), c'est - à - dire du bout de soudure; JH est la longueur du bord intérieur (talon) du point de soudure, c'est - à - dire du talon; JS est la longueur du bord du point de soudure, c'est - à - dire du bord du pied; CL est la tolérance dimensionnelle du composant, c'est - à - dire la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale de l; CS est la tolérance dimensionnelle du composant, c'est - à - dire la différence entre les valeurs maximale et minimale de s; CW est la tolérance dimensionnelle du composant, c'est - à - dire la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale de W; F est la tolérance pendant le traitement de la plaque imprimée; P est la tolérance pendant le processus de soudage de la machine SMT.

2.1.2 paramètres de calcul des broches pour diverses formes d'emballage

Dans la norme IPC - 7351b, il est proposé de calculer les paramètres JT, JH et JS de l'emballage pour différentes formes d'emballage standard et trois niveaux de densité, ainsi que d'ajuster les coefficients. Les paramètres d'emballage peuvent être calculés en fonction de la classe de densité du produit.

2.1.3 réglages des paramètres de soudage par blocage des plots SMD

La taille du masque de soudure de Plot indique la taille de l'ouverture du plot et sa taille s'étend généralement d'une dimension à la taille du plot. La taille de l'extension doit être déterminée en fonction des capacités de processus du fabricant. La configuration généralement recommandée est la suivante: 6mil étendu sur la base de la taille des plots, le masque de soudure pour les trous non métallisés est de la même taille que les trous.

2.2.2 couche de treillis métallique

La couche de treillis d'encapsulation est principalement utilisée pour indiquer la gamme de dimensions physiques du dispositif sur le PCB et sert de référence pour le positionnement du dispositif lors de l'assemblage PCB SMT. En combinaison avec le logiciel de conception cadence et les capacités de traitement habituelles du fabricant, il existe des considérations particulières pour la conception de la couche de sérigraphie d'encapsulation de carte PCB pour les dispositifs SMD. Bien entendu, les paramètres peuvent être ajustés en fonction du processus de production.

1) la largeur de ligne de la couche de treillis métallique est généralement de 5 mil.

2) le cadre extérieur de la couche de treillis métallique ne permet pas de presser le rembourrage et la distance du rembourrage est généralement requise de 10 mils.

3) la couche de sérigraphie doit dessiner la marque de 1 pouce de l'appareil. Des cercles creux peuvent être utilisés. Une largeur de ligne de 5 Mil et un rayon de 20 mil sont recommandés pour faciliter l'usinage et l'inspection ultérieure du PCB. Dans le même temps, le cercle creux ne peut pas se chevaucher avec d'autres grilles.

4) pour les dispositifs à polarité positive et négative, la polarité positive ou négative du dispositif doit être clairement indiquée pour faciliter l'assemblage et l'identification du dispositif.

2.2.3 dimensions physiques de l'équipement

Lors de l'établissement d'une Encapsulation PCB, la taille de la zone d'encapsulation peut être utilisée comme élément d'inspection DRC pour la disposition des périphériques dans le logiciel cadence. Les dimensions de la zone d'encapsulation peuvent être considérées comme étant constituées de deux éléments comprenant les dimensions extérieures maximales de l'encapsulation et l'espacement des dispositifs requis pour que le procédé de soudage forme ensemble la zone d'encapsulation. Le tableau 4 recommande l'espacement des équipements requis pour les procédés de soudage courants. Si un logiciel interférant est présent dans la zone d'encapsulation pendant la conception du PCB, il signale automatiquement une erreur.

3. Mot de fin

Dans le processus de conception d'emballage de PCB, tant que les conditions environnementales, la performance du produit, le niveau de densité, la fabricabilité du produit sont pris en compte de manière intégrée, en suivant le manuel de conception de puce, en se référant à la norme IPC - 7351, un emballage de PCB avec une bonne fabricabilité peut être conçu pour répondre aux exigences de performance du produit. L'unité de l'auteur utilise la classe de densité a de la norme IPC - 7351b pour créer une bibliothèque d'encapsulation de composants, améliorant encore la fiabilité du produit. La pratique a prouvé que cette méthode est réalisable, améliorant la soudabilité et la fiabilité du produit.