PCB Tecnico - Tecnologia chiave nella progettazione di pad SMT

Abstract: La tecnologia di progettazione del pad è la chiave per la tecnologia di montaggio superficiale (smt). Le tecnologie chiave nella progettazione del modello pad sono analizzate in dettaglio, compreso il principio di selezione dei componenti, componenti passivi rettangolari, SOIC e PLCC e progettazione di ottimizzazione del pad per dispositivi QFP. Successivamente, vengono proposti i problemi relativi ai pad nella progettazione di circuiti stampati.

1 Introduzione

La tecnologia di montaggio superficiale (smt) è una complessa ingegneria di sistema e la tecnologia di progettazione smt è il ponte e la tecnologia chiave tra le varie tecnologie di supporto smt. La tecnologia di progettazione smt consiste di quattro parti: progettazione del circuito smt, progettazione del processo, progettazione dell'operazione delle apparecchiature e progettazione di ispezione.

Il design grafico del pad smt è una parte chiave del design del circuito stampato, (Nanjing smt) perché determina la posizione di saldatura dei componenti sul circuito stampato e l'affidabilità dei giunti di saldatura e della saldatura che possono verificarsi durante il processo di saldatura Difetti, pulizia, testabilità e volume di revisione hanno tutti un grande impatto. In altre parole, il design del modello di terra è uno dei fattori chiave che determinano la fabbricabilità dei componenti di montaggio superficiale.

Attualmente, ci sono molti tipi e specifiche di componenti per montaggio superficiale SMC / SMD, strutture diverse e molti produttori. I componenti che raggiungono la stessa funzione possono avere una varietà di forme di imballaggio; e per un determinato tipo di imballaggio vi sono anche alcune differenze nelle specifiche e nelle dimensioni. Pertanto, l'istituzione di una specifica di progettazione unificata è di grande beneficio per ridurre la complessità della progettazione del modello del terreno e migliorare l'affidabilità dei giunti di saldatura.

La progettazione dei modelli di terra di montaggio superficiale è strettamente correlata a due fattori, la selezione dei componenti e i metodi di processo. Poiché un modello di terra ragionevole deve corrispondere alle dimensioni del componente, può essere utilizzato per componenti leggermente diversi da produttori diversi, può adattarsi a vari processi (come saldatura a riflusso e saldatura ad onda) e soddisfare i requisiti di layout e cablaggio in larga misura.

2 Tecnologia chiave nella progettazione del modello pad

2.1 Principio di selezione dei componenti

Nella selezione dei componenti, in base ai requisiti del sistema e dei principi del circuito e del processo di assemblaggio, e sulla base di garantire che le funzioni e le prestazioni dei componenti siano soddisfatte, un numero limitato di fornitori è designato per fornire componenti adatti per ridurre la necessità di progettazione del modello del terreno. Tolleranza, ridurre la complessità del disegno del modello di terra.

2.2 Progettazione rettangolare passiva del modello del terreno

I componenti passivi possono essere saldati mediante saldatura ad onda, saldatura a riflusso o altri processi. Poiché ci sono alcune differenze nel processo e nella distribuzione del calore di vari metodi di saldatura, dal punto di vista dell'ottimizzazione del modello del terreno, diversi processi hanno dimensioni diverse di modelli del terreno, perché i componenti sono inclini a muoversi e stare eretti durante il processo di saldatura. (Nanjing smt) Nel processo di saldatura ad onda, perché i componenti sono incollati con adesivo, il problema del movimento dei componenti non è prominente. Il buon modello di terra progettato per la saldatura a riflusso è adatto anche per la saldatura ad onda. Il tipico modello di terra della componente passiva rettangolare è rettangolare, come mostrato nella Figura 1.

Figura 1 Tipico modello di terra della componente passiva rettangolare

La formula per calcolare la dimensione del pad è:

A=Wmax-K (1)

Quando si montano condensatori: B=Hmax+Tmin-K (2)

Quando si montano resistenze: B=Hmax+Tmin+K (3)

G=Lmax-2Tmax-K (4)

Nella formula, K=0,25 mm, W è la larghezza del componente, H è lo spessore del componente, T è la larghezza della testa di saldatura all'estremità del componente e L è la lunghezza del componente. La larghezza del cuscinetto (A) determina la posizione del componente durante l'applicazione della pasta di saldatura/saldatura a riflusso e impedisce la rotazione o l'offset, che è generalmente inferiore o uguale alla larghezza del componente; la lunghezza del cuscinetto (B) determina se la saldatura può formare una buona piega quando la saldatura si scioglie. Per giunti di saldatura con contorni a forma di luna, (Nanjing smt), è necessario evitare il ponte di saldatura. La pratica di saldatura ha dimostrato che l'affidabilità di saldatura dei componenti di montaggio superficiale dipende principalmente dalla lunghezza del pad piuttosto che dalla larghezza; La spaziatura del pad (G) controlla il movimento orizzontale del componente durante l'applicazione della pasta di saldatura/processo di saldatura di riflusso.

A causa delle grandi tolleranze dei componenti, è meglio calcolare i parametri di forma del pad con i parametri di forma di componenti piccoli o grandi. Lo spessore della resistenza rettangolare è circa la metà dello spessore del condensatore, quindi il design della lunghezza del pad dovrebbe essere diverso, altrimenti la resistenza si sposterà.

2.3 Progettazione del modello di terra SOIC e PLCC

In passato, i modelli di terra dei componenti SOIC, PLCC e QFP erano tutti rettangolari. A causa di motivi di produzione di circuiti stampati, è più vantaggioso utilizzare terreni ovali. I motivi principali sono: 1. Migliorare la planarità e lo spessore del rivestimento stagno / piombo saldato sulla superficie del cartone stampato; 2. ridurre il percorso ad alta resistenza causato dalla crescita dei dendriti agli angoli causati dall'inquinamento ionico; 3. Il cablaggio tra i pad sarà più stretto.

Per i dispositivi confezionati SOIC/SOJ e PLCC con distanza centrale del perno di 1.27mm, il rapporto tra larghezza del pad e passo del pad è 7:3, 6:4 e 5:5. Un tipo di pad ha un passo piccolo e nessun cavo può essere instradato nel mezzo. I tre tipi di cuscinetti hanno piccole larghezze, che possono facilmente causare lo spostamento e influenzare la qualità dei giunti di saldatura. I due tipi sono adatti. Questo design con una larghezza del pad di 0,76 mm, una distanza del pad di 0,51 mm e una connessione di 0,15 mm tra i pad è stato ampiamente utilizzato in prodotti ad alte prestazioni. La lunghezza standard del pad è di 1,9 mm.

La forma del perno di SOIC è una forma dell'ala del gabbiano e i perni dei dispositivi confezionati di SOJ e PLCC sono a forma di "J", come mostrato nella Figura 2.

Figura 2 Profilo del giunto di saldatura del perno del dispositivo di PLCC e SOIC

Poiché il cavo dell'ala gabbiano è più flessibile del cavo J e la forma del dispositivo SOIC è molto più piccola di quella del PLCC, lo sforzo generato sul giunto di saldatura è piccolo e il problema di affidabilità è relativamente piccolo. Il profilo del giunto di saldatura del PLCC è formato principalmente all'esterno del perno del dispositivo, mentre il profilo del giunto di saldatura del perno dell'ala del gabbiano è principalmente all'interno del perno. Il metodo di progettazione della lunghezza del pad e la distanza tra i pad relativi nel modello pad è La differenza è che è importante che il punto tangente del cavo di tipo "J" e del pad dovrebbero essere spostati verso l'interno a 1/3 del pad.

2.4 Progettazione del modello terrestre QFP

I pin dei dispositivi QFP sono anche gull-wing, quindi i problemi da considerare per il modello pad sono fondamentalmente gli stessi di quelli di SOIC, ma la sua distanza del centro pin è più piccola di quella di SOIC. Le distanze centrali comunemente usate sono 1.0mm, 0.8mm e 0.65. mm e 0,5mm, ecc.

Non esiste una formula di calcolo standard per la dimensione del pad QFP e la spaziatura dei pin è molto densa, quindi è difficile progettare un modello di pad QFP ragionevole. Prestare attenzione ai seguenti punti nel design:

a) La lunghezza del pad determina l'affidabilità del giunto di saldatura. Come mostrato nella figura 3, deve essere mantenuto un rapporto appropriato tra la lunghezza del pad e la lunghezza massima dei pin saldabili del dispositivo, generalmente intorno a 2,5:1 a 3:1, in modo che le estremità anteriori e posteriori dei pin sul pad abbiano interferenze. I cuscinetti di saldatura (b1, b2) possono formare un menisco efficace dopo la fusione della saldatura per aumentare la resistenza alla saldatura. Inoltre, l'estremità di interferenza può anche consentire alla saldatura eccessiva di avere una "area di inondazione", riducendo il ponte.

b) La larghezza del pad è generalmente circa il 55% della distanza del centro del piombo.

Figura 3 Diagramma schematico della progettazione del pad del dispositivo QFP

c) Dopo aver determinato la lunghezza del pad e la larghezza del pad, la distanza relativa tra i pad nel modello pad e la dimensione del contorno del modello pad può essere calcolata. che è:

LA o LB=Dmin+2b2 (5)

△LA=(LA-△x)/2-L (6)

△LB=(LB-△y)/2-L (7)

Nella formula, D è le dimensioni esterne del componente, m è la lunghezza dei pin saldabili del dispositivo, b1 è la lunghezza di interferenza del pad interno del dispositivo e b2 è la lunghezza di interferenza del pad esterno del dispositivo.

d) Per i dispositivi QFP a passo fine multi-pin, la distanza centrale dei pad deve essere la stessa della distanza centrale dei pin QFP. Inoltre, dovrebbe essere garantito che l'errore cumulativo totale dei pad dovrebbe essere compreso tra ±0,0127mm, perché c'è una differenza di precisione tra l'unità imperiale e l'unità pubblica quando si utilizza la tipografia del computer. (Nanjing smt) Pertanto, la distanza centrale dei pad adiacenti è più grande della distanza centrale dei pin adiacenti, con conseguente un perno e un perno. Quando i pad sono allineati, il pad successivo è caduto dal pin successivo.

3 Problemi relativi ai pad durante la progettazione di circuiti stampati

Quando si progettano i pad da soli, i pad utilizzati simmetricamente (come resistenze chip, condensatori, SOIC, QFP, ecc.) dovrebbero essere progettati per mantenere rigorosamente la loro simmetria generale, cioè, la forma e le dimensioni del modello pad dovrebbero essere completamente coerenti e la forma e le dimensioni del modello dovrebbero essere completamente coerenti. La posizione dovrebbe essere completamente simmetrica.

Quando si progetta il modello del terreno, è meglio progettare il terreno e le linee nel sistema CAD come elementi, in modo che possa essere modificato in futuro.

Non è consentito stampare caratteri e segni grafici nel pad, e la distanza tra i segni e il bordo del pad dovrebbe essere superiore a 0,5 mm. Per i pad del dispositivo senza perni esterni, non sono ammessi fori passanti tra i pad per garantire la qualità della pulizia.

Un unico cuscinetto di grandi dimensioni non dovrebbe essere utilizzato tra i due componenti per evitare un contenuto eccessivo di stagno, che tirerà il componente su un lato a causa della grande forza di trazione dopo la fusione. Come mostrato nella figura 4.

Figura 4 Errori con un pad grande

Per i componenti a passo fine con una distanza del centro di piombo di 0,65 mm o inferiore, sulla diagonale del modello di terra devono essere aggiunti due segni di riferimento simmetrici in rame nudo per il posizionamento ottico e migliorare la precisione di posizionamento.

Il numero di sequenza di tutti i pin di ogni componente deve essere contrassegnato correttamente per evitare confusione dei pin durante il cablaggio.

4 Conclusione

Il design del pad smt è una tecnologia chiave nella produzione di dispositivi di montaggio superficiale, ma i problemi di progettazione tra loro sono facilmente trascurati. I componenti appropriati dovrebbero essere selezionati correttamente e la progettazione del modello di terra dei vari componenti dovrebbe essere ottimizzata per rendere il circuito stampato progettato raggiunga buone prestazioni e qualità.