PCB Tecnico - Design di imballaggio PCB basato su IPC per dispositivi di montaggio superficiale

Per risolvere il problema del compromesso tra fabbricabilità e prestazioni del prodotto nel processo di progettazione PCB, il pacchetto PCB del dispositivo di montaggio superficiale è progettato secondo lo standard IPC-7351b.

Introduzione

Attualmente, nel processo di progettazione PCB, a causa della miniaturizzazione del prodotto, dell'alta densità e dei requisiti di affidabilità, molte volte è necessario scendere a compromessi tra fabbricabilità e prestazioni del prodotto. Nel processo di progettazione PCB, il design del pacchetto è un processo importante e facilmente trascurato e la sua qualità di progettazione influisce direttamente sull'assemblaggio successivo del dispositivo e sulla qualità del prodotto. Attualmente, ci sono molti standard di progettazione degli imballaggi, tra cui standard internazionali, standard militari nazionali, standard aziendali e standard di progettazione unificati che devono essere utilizzati per guidare la progettazione.

1. Panoramica

1.1 L'importanza della progettazione di imballaggi PCB

Nel processo di progettazione PCB, a volte si verificano i seguenti problemi:

1) Le specifiche dei componenti e del pad della scheda PCB non corrispondono, ad esempio, le specifiche 0603 sono montate sulle specifiche 0805, o le specifiche 0805 sono montate sulle specifiche 0603;

2) Ci sono molti disegni differenti del pacchetto per i componenti della stessa specifica e le norme non sono uniformi;

3) La dimensione del pad abbinata dal pacchetto PCB non soddisfa i requisiti della specifica.

I problemi di cui sopra sono tutti dovuti agli standard di costruzione di librerie incoerenti e non standard che causano grandi problemi e persino scarsa saldatura nelle successive operazioni SMT, che in ultima analisi influiscono sulla qualità del prodotto e sull'efficienza produttiva; Pertanto, la progettazione di imballaggi PCB ha un impatto sulla fabbricabilità e sulla vita dei prodotti SMT. Hanno un grande impatto.

1.2 Introduzione alla norma IPC-7351b

IPC è la International Electronic Industry Connection Association. IPC-7351b è un requisito generale per la progettazione di montaggio superficiale e gli standard del modello di terra, sostituendo lo standard IPC-SM-782A. IPC-7351b consiglia la progettazione di pacchetti PCB da variabili quali densità dei componenti, ambiente ad alto impatto e requisiti di rilavorazione, e IPC-7351b divide i pacchetti PCB in 3 tipi. Come mostrato nella Figura 1, gli utenti possono scegliere la dimensione che si adatta ai loro prodotti da 3 densità.

1) Grado di densità A

Estensione massima del pad, adatta per applicazioni a bassa densità dei componenti, esempi tipici sono prodotti portatili / portatili o prodotti esposti ad elevati urti o vibrazioni. La struttura saldata è la più forte e può essere facilmente rielaborata se necessario. Sia la saldatura manuale che la saldatura a macchina possono essere azionati con un ampio margine.

2) Classe di densità B

Il pad medio si estende, che è adatto per prodotti con densità media dei componenti e fornisce una solida struttura di saldatura. Sia la saldatura manuale che la saldatura a macchina possono essere azionati.

3) Classe di densità C

L'estensione più piccola del pad è adatta a micro dispositivi con i requisiti più piccoli della struttura di saldatura sul modello del pad e la densità di assemblaggio più alta del componente può essere raggiunta. Adatto per saldatura a macchina, saldatura manuale è più difficile.

2. Progettazione di imballaggio dei componenti elettronici del montaggio di superficie

2.1 Progettazione del pad SMD

2.1.1 Calcolo della dimensione del pad SMD per il pacchetto standard

I pacchetti standard si riferiscono a pacchetti conformi agli standard internazionali come JEDEC e VIA, come SOP, SOIC, TSSOP, TQFP, ecc. La formula di calcolo del pad per questo modulo di pacchetto è la seguente:

Tra questi: Z è la distanza tra i bordi esterni dei cuscinetti su entrambi i lati della confezione; G è la distanza tra i bordi interni dei cuscinetti su entrambi i lati della confezione; X è la larghezza delle confezioni; L è la distanza tra i bordi più esterni dei perni su entrambi i lati del componente; S è l'elemento di rappresentazione La distanza tra i bordi interni dei perni su entrambi i lati del dispositivo; W è la larghezza dei perni del componente; JT è la lunghezza dell'estensione del giunto di saldatura (punta), cioè la punta; JH è la lunghezza del bordo interno del giunto di saldatura (tallone), cioè il tallone; JS è il giunto di saldatura La lunghezza del lato del punto, cioè il lato del piede; CL è la tolleranza dimensionale del componente, la differenza tra i valori massimi e minimi di L; CS è la tolleranza dimensionale del componente, la differenza tra il valore S massimo e minimo; CW è la tolleranza dimensionale dei componenti, la differenza tra i valori massimi e minimi di W; F è la tolleranza durante la lavorazione del cartone stampato; P è la tolleranza durante la saldatura a macchina SMT.

2.1.2 Parametri di calcolo del perno di varie forme di pacchetto

Nello standard IPC-7351b, ci sono raccomandazioni per i parametri di calcolo dei pacchetti JT, JH e JS per varie forme di imballaggio standard e tre livelli di densità, nonché raccomandazioni per i coefficienti di regolazione. I parametri di imballaggio possono essere calcolati in base al grado di densità del prodotto.

2.1.3 Impostazione dei parametri della maschera di saldatura del pad SMD

La dimensione della maschera di saldatura del pad indica la dimensione di apertura del pad e la sua dimensione è generalmente espansa di una dimensione in base alla dimensione del pad. La dimensione espansa deve essere determinata in base alla capacità di processo del produttore. Si consiglia generalmente di impostare come segue: espandere 6mil sulla base della dimensione del pad e la maschera di saldatura del foro non metallizzato è la stessa della dimensione del foro.

2.2.2 Strato serigrafico

Lo strato serigrafico del pacchetto viene utilizzato principalmente per indicare la gamma di dimensioni fisiche del dispositivo sul PCB e come riferimento per il posizionamento del dispositivo durante l'assemblaggio SMT del dispositivo sul PCB. Combinando il software di progettazione CADENCE e le capacità di elaborazione convenzionali del produttore, il design dello strato serigrafico di imballaggio PCB del dispositivo SMD ha alcune considerazioni speciali. Naturalmente, i parametri possono essere regolati in base al processo di produzione.

1) La larghezza della linea dello strato dello schermo della seta è generalmente 5mil.

2) Il telaio esterno dello strato serigrafico non è consentito premere il pad, e la distanza dal pad è generalmente richiesta per essere â¥10 mil.

3) Lo strato serigrafico deve disegnare il segno a 1 pin del dispositivo. Si può usare un cerchio vuoto. La larghezza della linea raccomandata è 5mil e il raggio è 20mil per facilitare l'elaborazione e successivamente l'ispezione PCB. Allo stesso tempo, il cerchio vuoto non può sovrapporsi ad altri serigrafi.

4) Per i dispositivi con polarità positiva e negativa, la polarità positiva o negativa del dispositivo deve essere chiaramente contrassegnata per facilitare il montaggio e l'identificazione del dispositivo.

2.2.3 La dimensione fisica del dispositivo

Quando il pacchetto PCB è stabilito, la dimensione dell'area del pacchetto può essere utilizzata come elemento di controllo DRC del layout del dispositivo nel software CADENCE. La dimensione dell'area del pacchetto può essere considerata composta da due elementi, tra cui la dimensione esterna massima del pacchetto e il passo del dispositivo richiesto dal processo di saldatura insieme per formare l'area del pacchetto. La tabella 4 raccomanda la spaziatura del dispositivo richiesta dai processi di saldatura comuni. Se c'è software di interferenza nell'area di imballaggio durante la progettazione PCB, segnalerà automaticamente un errore.

3. Osservazioni conclusive

Nel processo di progettazione dell'imballaggio PCB, fintanto che le condizioni ambientali, le prestazioni del prodotto, il livello di densità, la fabbricabilità del prodotto sono considerate in modo completo, seguire il manuale di progettazione del chip e fare riferimento allo standard IPC-7351, puoi sicuramente progettare per soddisfare i requisiti di prestazione del prodotto Pacchetto PCB con buona fabbricabilità. L'unità dell'autore adotta il grado di densità A nello standard IPC-7351b per stabilire una libreria di imballaggio dei componenti, che migliora ulteriormente l'affidabilità del prodotto. Risultati pratici dimostrano che il metodo è fattibile e migliora la saldabilità e l'affidabilità del prodotto.