精密PCB製造、高周波PCB、高速PCB、標準PCB、多層PCB、およびPCBアセンブリ。
PCB設計過程における製造性と製品性能の間のトレードオフ問題を解決するために、表面実装デバイスPCBパッケージはIPC-7351 b標準に基づいて設計された。
紹介
現在、PCB設計の過程では、製品の小型化、高密度、信頼性の要求のため、製造可能性と製品性能の間で妥協する必要がある場合が多い。PCB設計の過程では、パッケージ設計は重要で無視されやすいプロセスであり、その設計品質は後期デバイス組立と製品品質に直接影響する。現在、国際基準、国家軍事基準、企業基準、および設計を指導するために使用しなければならない統一設計基準を含む多くの包装設計基準がある。
1.概要
1.1 PCBパッケージ設計の重要性
PCB設計中には、次のような問題が発生することがあります。
1）部品とPCBボードパッドの規格が一致しない、例えば0603規格が0805規格に取り付けられている、或いは0805規格が0603規格に取り付けられている、
2）同じ規格の部品に対して、多くの異なる包装設計があり、しかも標準が統一されていない、
3）PCBパッケージが一致するパッドの寸法が仕様要件を満たしていない。
上述の問題はすべて倉庫建設基準が一致せず、規範化されていないため、後期SMT操作中に大きな面倒を引き起こし、甚だしきに至っては溶接不良で、最終的に製品の品質と生産効率に影響を与えた、そのため、PCBパッケージの設計はSMT製品の製造可能性と寿命に影響を与える。大きな影響を与える。
1.2 IPC-7351 b標準概要
IPCは国際電子工業接続協会である。IPC-7351 bは、IPC-SM-782 A規格の代わりに、表面実装設計と接地パターン規格の一般的な要件である。IPC-7351 bは素子密度、高衝撃環境、再加工要求などの変数からPCBパッケージパッドを設計することを提案し、IPC-7351 bはPCBパッケージを3種類に分ける。図1に示すように、ユーザは3種類の密度の中からその製品に適したサイズを選択することができる。
1）密度レベルA
低コンポーネント密度用途に適した最大パッド拡張、典型的な例はポータブル/ハンドヘルド製品、または高衝撃または振動環境に曝された製品である。溶接構造は最も強固であり、必要に応じて容易に再加工することができる。手動溶接も機械溶接も大きなマージンで操作することができます。
2）密度レベルB
中程度の部品密度を持つ製品に適し、堅牢な溶接構造を提供するための誘電体パッドの延長。手動溶接も機械溶接も操作できます。
3）密度レベルC
最小のパッド拡張は、パッドパターンに対して最小の溶接構造要件を有するマイクロデバイスに適しており、最高のアセンブリ組立密度を実現することができる。機械溶接に適しており、手動溶接は難しい。
2.表面実装電子部品パッケージ設計
2.1 SMDパッド設計
2.1.1標準パッケージSMDパッドサイズの計算
標準包装とは、JEDECやEIAなどの国際標準に適合する包装を指し、例えばSOP、SOIC、TSSOP、TQFPなどである。この包装形式のパッド計算式は以下の通りである：
そのうち：Zは包装両側のスペーサ外縁間の距離であり、Gはパッケージの両側にあるスペーサの内縁間の距離であり、Xはパッケージパッドの幅であり、Lは部品の両側のピンの最外縁間の距離であり、Sは要素デバイスの両側のピンの内縁間の距離を表し、Wは部品のピンの幅であり、JTは溶接点の延長部分（溶接指）の長さ、すなわち溶接指、JHは溶接点の内縁（ヒール部）の長さ、すなわちヒール部である、JSは溶接点の辺の長さ、つまり足の辺である。CLは部品の寸法公差、すなわちLの最大値と最小値の差である、CSは部品の寸法公差、すなわち最大と最小のS値の差である、CWは部品の寸法公差、すなわちWの最大値と最小値の差である、Fはプリント基板の加工過程における公差である、PはSMT機械溶接中の公差である。
2.1.2各種包装形式のピン計算パラメータ
IPC-7351 b規格には、各種標準包装形式と3種類の密度レベルに対する包装計算パラメータJT、JH、JSの提案、および調整係数の提案がある。包装パラメータは製品の密度レベルに基づいて計算することができる。
2.1.3 SMDパッド抵抗溶接パラメータの設定
パッド半田マスクの寸法はパッドの開口寸法を示し、その寸法は通常、パッド寸法に基づいて1つの寸法拡大される。メーカーの技術力に基づいて拡張寸法を決定する必要があります。通常、パッドのサイズに基づいて6 mil拡張することをお勧めします。非金属化穴のはんだマスクは穴のサイズと同じです。
2.2.2スクリーン層
パッケージスクリーン層は、PCB上のデバイスの物理的な寸法範囲を示すために主に使用され、PCB SMT組立中のデバイスの位置決めの参考として使用されます。CADENCE設計ソフトウェアとメーカーの伝統的な処理能力を結合して、SMDデバイスPCBパッケージスクリーン層設計にはいくつかの特別な考慮がある。もちろん、パラメータは生産プロセスに応じて調整することができます。
1）スクリーン層の線幅は一般的に5 milである。
2）スクリーン層の外枠はパッドを押圧することを許さず、パッドとの距離は通常10ミルであることが要求される。
3）スクリーンレイヤーは、デバイスの1インチマーカーを描画する必要があります。中空円を使用できます。線幅は5 mil、半径は20 milで、加工と後期PCB検査を容易にすることを提案します。同時に、中空円は他のスクリーンと重なることはできません。
4）正極性と負極性を有する装置については、装置の組み立てと識別を容易にするために、装置の正極性または負極性を明確に標識しなければならない。
2.2.3設備の物理寸法
PCBパッケージを確立する場合、パッケージ領域のサイズはCADENCEソフトウェアにおけるデバイスレイアウトのDRC検査項目として使用することができる。パッケージ領域の大きさは、パッケージの最大外部寸法と溶接プロセスを含めてパッケージ領域を形成するために必要なデバイス間隔を含む2つの項目からなると考えられます。表4は、一般的な溶接プロセスに必要な設備間隔を推奨している。PCB設計中にパッケージ領域に干渉ソフトウェアが存在する場合は、自動的にエラーが報告されます。
3.おわりに
PCBパッケージの設計過程において、環境条件、製品性能、密度レベル、製品製造可能性を総合的に考慮し、チップ設計マニュアルに従い、IPC-7351標準を参照すれば、製品性能要求に合致する良好な製造可能性を有するPCBパッケージを設計することができる。著者の所属する単位はIPC-7351 b標準中の密度等級Aを用いてコンポーネントパッケージライブラリを構築し、製品の信頼性をさらに高めた。実践により、この方法は実行可能であり、製品の溶接可能性と信頼性を高めていることが証明された。
