Die besten Methoden zum Berechnen der SMD-Padgröße im PCB-Design

SMD-Komponenten erfordern präzise dimensionierte Pads für das Löten während der Montage. PCB-Designer müssen immer noch viele ihrer Footprints unter Verwendung von Informationen aus Datenblättern zusammen mit allgemeinen Pad- und Landgrößenformeln erstellen. Der Designer ist dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass die Padgrößen korrekt sind, entweder indem er sie berechnet und mit den Footprint-Daten vergleicht, Datenblätter durchsucht oder sich SMD-Padgrößenstandards merkt. Wenn Sie eine Komponente haben und keinen Zugang zum Footprint haben, und Sie sich entscheiden, den Footprint selbst zu erstellen, welche Ressourcen stehen zur Verfügung, um sicherzustellen, dass Sie die richtige Padgröße haben? In diesem Artikel gehen wir die besten Methoden durch.

Methoden zur Berechnung der SMD-Padgrößen

Es gibt mehrere Ansätze zur Bestimmung der Pad-Größe für SMD-Komponenten. Die genaue Bestimmung der Pad-Größe hängt auch von der Art der Komponente und der Montageart ab. Zum Beispiel haben BGAs andere Anforderungen an die Pad-Größe als leadless Packages (wie QFNs) und leaded Packages (wie SOIC oder Gullwing-Leads). Als allgemeine Regel sind Pads größer als das Bauteil-Lead dimensioniert, mit zusätzlichem Raum für eine Lötfahne. Diese Punkte sind in der IPC-7351-Norm wie unten dargestellt spezifiziert.

Die IPC-7351B-Norm

"IPC-7351B: Generische Anforderungen für Surface Mount Design und Land Pattern Standard" bietet Anforderungen für Land Patterns für gängige Komponenten, was auch Details zur Bestimmung der Pad-Größen beinhaltet. Wenn Sie Pad-Größen manuell bestimmen möchten, können Sie die unten dargestellten Formeln verwenden, um diese Berechnungen für SMD-Komponenten durchzuführen.

Für weitere Informationen lesen Sie unseren Artikel zu Landmuster-Design.

Wenn Sie sich bezüglich der Pad-Größen für Ihre Komponenten unsicher sind, überprüfen Sie Ihre Datenblätter! Komponentenhersteller stellen in ihren Datenblättern alle möglichen Informationen zur Verfügung, einschließlich der physischen Gehäusegröße und empfohlenen Landmuster. Diese Landmuster erfüllen in der Regel die Spezifikationen des IPC-7351B-Standards oder übertreffen sie sogar. Für Durchsteckkomponenten gibt es einen separaten Standard, den "IPC-7251: Generische Anforderungen für Durchsteckdesign und Landmuster"-Standard.

• Für BGAs: Der Footprint für ein BGA hängt auch von dem Pitch im Paket ab. Befolgen Sie diese Richtlinien, um die Pads in Ihrem BGA-Footprint zu dimensionieren. Wenn Sie lötpastendefinierte Pads verwenden, stellen Sie sicher, dass Sie eine etwas größere Padgröße berücksichtigen, damit die freiliegende Padfläche sein wird 

Die SMD-Komponentenbenennungskonvention in IPC-7351B

Die IPC-7351B-Norm definiert eine Namenskonvention für SMD-Komponenten basierend auf den Abmessungen der Komponente und dem Landmuster. Wenn in Komponentendatenbanken gesucht wird, haben die Footprints einiger IPC-standardisierter Komponenten einen Namen, der dieser Konvention folgt. In dieser Footprint-Namenskonvention sind die ersten 3-7 Zeichen normalerweise ein Akronym, das den Typ des Komponentenpakets definiert. Die verbleibenden Informationen im Footprint-Namen basieren dann auf den Informationen zu den Anschlüssen und der Körpergeometrie. Die Namenskonvention folgt dem allgemeinen Muster:

(Pakettyp) + (Anschlusstyp) + (Anschlussabstand) + (Körperlänge) + (Körperbreite) + (Höhe)

Wenn Sie Komponenten aus kostenlosen Online-Ressourcen beziehen oder verifizierte Komponenten aus einer anderen Bibliothek finden, kann Ihnen diese Namenskonvention helfen, die Paketinformationen zu entschlüsseln. Die spezifische Pad-Größe, die in diesen Paketen benötigt wird, kann mit den oben aufgeführten Methoden berechnet werden.

Leiterplatten-Fußabdrücke sind mehr als nur SMD-Pad-Größen

Die Größe des SMD-Pads, die Sie in Ihrem Leiterplatten-Fußabdruck verwenden, ist wichtig, aber es gibt andere Aspekte, die in einen Fußabdruck einbezogen werden müssen, um sicherzustellen, dass das Design erfolgreich umgesetzt werden kann.

• Seidenbildschirm, der Pin-Indikatoren, Teileumrisse und den Standort eines Referenzdesignators anzeigt
• Montageschichtinformationen, die in eine Leiterplatten-Montagezeichnung aufgenommen werden sollen
• Lötmaskenöffnung mit einem Expansionswert, der in Ihren Leiterplatten-Designregeln angewendet wird

Die Lötstopplacköffnungsschicht und die zugehörigen Freigaberegeln sind wichtig, um DFA-Fehler im Design und spätere Defekte während der Montage zu verhindern. Ihr Fertigungsteam und Monteur können Ihnen bei diesen Punkten weiterhelfen, um sicherzustellen, dass Ihre Platine fehlerfrei ist.

Ihre CAD-Tools könnten einen PCB-Footprint-Rechner beinhalten

Die schnellste Methode, die ich zum Erstellen von Footprints gefunden habe, ist die Verwendung der Bauteilerstellungsfunktion, die mit Ihren PCB-Layout-Tools geliefert wird. Viele CAD-Systeme bieten heute ein Tool zum Erstellen von Footprints, das die schwere Arbeit der Bauteilerstellung für Sie übernimmt. Einige dieser Tools sind auch bereits mit branchenüblichen Spezifikationen vorinstalliert.

Mit diesen Footprint-Erstellern als Teil Ihrer PCB-Layout-Tools können Sie sich viel Zeit sparen, die Sie früher für die Erstellung aufgewendet haben. Mit den bereits im Footprint-Ersteller geladenen Spezifikationen können Sie ihn verwenden, um Ihre entsprechend den Branchenstandards zu erstellen oder bei Bedarf geringfügige manuelle Anpassungen vorzunehmen. Dies erspart Ihnen die Zeit, all diese Spezifikationen selbst recherchieren zu müssen. Der Footprint-Ersteller wird auch das für Sie mit jedem Pad und/oder Landemustern erstellen, während notwendige Teilkonturen für Siebdruck oder Montagezeichnungsformen hinzugefügt werden. Dieses Mal könnte Ihr Kiefer in Staunen fallen, nicht in Entsetzen.

Jeder Designer benötigt korrekte Footprints in seiner PCB-Designsoftware, aber niemand erstellt sie gerne! Wenn Sie Altium Designer^® verwenden, haben Sie Zugang zum IPC-konformen Footprint-Assistenten, der Ihnen hilft, PCB-Footprints für Ihre Komponenten zu erstellen. Um Ihnen bei der Verwaltung Ihrer Komponenten zu helfen, können Sie auf die Online-Bibliotheksmigrationstools auf der Altium 365^™-Plattform zugreifen, wo Sie Ihre Design-Daten verwalten und teilen können.

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