Benutzerdefinierter Pad-Stack

Das Design von Leiterplatten erfordert Präzision und Anpassungsfähigkeit. Von thermischen Verbindungen bis hin zu Pad-Formen, jedes Detail ist wichtig. Pads sind nicht länger nur Punkte; sie erfordern einzigartige, maßgeschneiderte Lösungen. Altium Designer 24 ermöglicht es Ihnen, Pad-Formen anzupassen, die thermische Entlastung fein abzustimmen und abgerundete/abgeschrägte Rechteck-Pads zu meistern, um Fertigungsstandards zu erfüllen, enge Räume zu bewältigen und Ihr Designspiel wirklich auf ein neues Level zu heben. Tauchen Sie tiefer in dieses erweiterte Feature in unserem neuen Handbuch ein.

Einleitung

In der schnelllebigen Welt der Technologieentwicklung ist es zunehmend wichtig, präzise und anpassungsfähige Designs für gedruckte Schaltungen (PCBs) zu haben. Mit steigenden Frequenzen und Signal-Komplexitäten erfordert jeder Aspekt des PCB-Designs sorgfältige Aufmerksamkeit; von den thermischen Entlastungsverbindungen bis hin zur eigentlichen Form der Pads.

Pads sind zum Beispiel nicht länger einfache leitfähige Punkte. Sie haben sich zu unterschiedlichen Formen und komplizierten Designs entwickelt, die oft einzigartige, speziell für sie gemachte Lösungen benötigen. Darüber hinaus hat die Interaktion zwischen Pads und Polygonfüllungen – die thermischen Entlastungsverbindungen – sich über standardmäßige Regeln hinausentwickelt und verlangt maßgeschneiderte Behandlungen.

Angesichts der gestiegenen Komplexität der Komponenten und der Anforderung, diese in engeren Räumen zu platzieren, müssen wir anders über die üblichen Formen von Lötpaste und Lötstopplacken denken. Die Fähigkeit, diese Formen frei anzupassen, ermöglicht es Designern, strenge Fertigungsstandards, Komponenten-Footprints und ein optimales Gleichgewicht zwischen Lötbarkeit und Schutz zu erfüllen.

Mit den neuesten Ergänzungen zu Altium Designer werden diese kritischen Elemente des PCB-Designs angemessen berücksichtigt; benutzerdefinierte Pad-Formen, Anpassung von Wärmelasten, abgerundete und abgeschrägte Rechteck-Pads sowie benutzerdefinierte Paste-/Lötstopplack-Formen liegen nun direkt in der Kontrolle des Designers im Pad Stack-Bereich.

Vorteile des Altium Designer Custom Pads Stack

• Weniger UmwegeIndem die direkte Implementierung von Datenblatt- oder Prozessanforderungen in das Design ermöglicht wird, werden provisorische Lösungen oder spätere Anpassungen verringert. Zum Beispiel können Sie Lötpastenmasken direkt zu Durchgangslochkomponenten hinzufügen, was zusätzliche Lötschritte eliminiert.
• Präziseres EngineeringDetaillierte Wärmelasten, anpassbare Pad-Geometrien und präzise Lötstopplack-Dimensionen erhöhen die Fertigungsintegrität. Diese Funktionen können helfen, zuverlässigere PCB-Baugruppen zu erstellen – was für Hochfrequenzanwendungen unerlässlich ist.
• Bessere Genauigkeit Durch das Anbieten präziser Pad- und Maskenformen können Erfolgsraten oder die Produktionseffizienz in der PCB-Herstellung verbessert werden. Dies ist besonders wichtig beim Umgang mit kleinen Bauteilabdrücken – wo selbst geringfügige Inkonsistenzen zu einem defekten Board führen können.
• Designflexibilität Mit detaillierter Kontrolle über Pad-Formen und thermische Entlastungsverbindungen kann eine breitere Palette von Montagemethoden und Komponenten verwendet werden. Sie können Komponenten mit einzigartigen Abdrücken unterbringen oder ein Board entwerfen, das sowohl SMT- als auch Durchsteck-Automatikmontage unterstützt, zum Beispiel.
• Reduziertes Risiko von Problemen Die Kontrolle über Spezifikationen zu behalten, kann helfen, potenzielle Fertigungsprobleme zu verhindern. Sie können so entwerfen, dass gängige Probleme wie Lötbrückenbildung, Lötkugelbildung oder Tombstoning vermieden werden.
• Verbesserte Standardisierung Durch die Verbesserung wichtiger Merkmale von PCBs etablieren wir neue Standards für Genauigkeit und Qualität während der Produktion. Mit diesen Verbesserungen können Sie eine bessere Ausrichtung der Lötmaske ausführen. Dies wäre zum Beispiel für High-Density-Interconnect (HDI)-Platinen wichtig.
• Mehr Kompatibilität Anpassbare Pad-Formen und -Dimensionen erhöhen die Kompatibilität mit verschiedenen Komponenten. Dies kann nützlich sein, wenn Sie eine Mischung aus Standard- und Nicht-Standard-Komponenten in Ihrem Design verwenden.
• Vereinfachter Prozess Diese Funktionen vereinfachen den Design-Workflow, reduzieren Umwege und integrieren Anforderungen direkt in die Designphase. Diese Straffung kann besonders bei komplexen Mehrschicht-Designs wertvoll sein.
• Kosteneffizienz Indem die Anzahl der Überarbeitungen und Bearbeitungen begrenzt wird, können die Produktionskosten erheblich gesenkt werden. Zum Beispiel kann das Designen von Durchsteckkomponenten für das Reflow-Löten Kosten für manuelles Löten einsparen.
• Platzoptimierung Benutzerdefinierte Pad-Formen und -Abmessungen unterstützen eine effizientere Nutzung der verfügbaren PCB-Oberfläche. Dies ist vorteilhaft für Designs mit hoher Dichte und Komponenten mit kleinen Abständen, insbesondere Ball Grid Arrays (BGAs), die Via-in-Pad-Konfigurationen nutzen.

Zusammenfassung der neuesten Funktionen im Custom Pad Stack

Wie bei vielen Funktionen in Altium ist der Custom Pad Stack Teil eines kontinuierlichen Entwicklungs- und Verbesserungsprozesses. Im Laufe der Zeit wurden einzelne Funktionen schrittweise zu Altium Designer hinzugefügt. Jetzt werden sie zu einem vollständigen Werkzeug, dem Custom Pad Stack, zusammengefasst. 

PCB Layout

An integrated PCB editor along with real-time connection to multiple domains.

Explore Solutions

Unten ist eine Liste der neuesten davon, verfügbar ab Altium Designer 23.8. Wir werden uns ansehen, was sie uns ermöglichen zu tun.

• Optimiertes Pad-Stack-Panel: Alle Schichten und Optionen sind jetzt in einer einzigen, kompakten Tabelle organisiert, was eine individuelle Bearbeitung für jede Schicht oder Option ermöglicht

• Erweiterte benutzerdefinierte Formen: Benutzerdefinierte Formen können über die Kupferschicht hinaus auf Paste-Masken- und Lötstopplack-Schichten angewendet werden. Jede Schicht kann individuell angepasst werden.

• Fortgeschrittene vordefinierte Formen: Designer haben die Möglichkeit, auf jeder Schicht unabhängig vordefinierte Konstanten festzulegen.

• Unterstützung von Versatz auf jeder Schicht: Die Einführung von Versatzanpassungen für vordefinierte Formen über alle Schichten hinweg bietet eine weitere Ebene der Anpassung.

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

Learn More

• Integrierte Fensterform für Paste: Die Fähigkeit, mehrere Formen in einem einzigen Pad-Stack zu integrieren, ermöglicht die Erstellung einer Fensterform für Paste.

• Unterstützung der Pin-in-Paste (PIP)-Technologie: Das Feature erweitert die Unterstützung für die Pastenschicht auf Mehrschicht-/Durchgangsloch-Pads.

• Automatisch angepasste thermische Entlastungsverbindungen: Die Software kann jetzt die Anzahl der thermischen Entlastungen in Übereinstimmung mit dem Design des Pads selbst anpassen.

• Manuelle Bearbeitung von thermischen Entlastungsverbindungen: Mit erweiterter Benutzerkontrolle können Designer manuell thermische Entlastungsverbindungspunkte auf Pads hinzufügen, bearbeiten oder löschen.

Anwendungsfall für benutzerdefinierte Pad-Stacks

Benutzerdefinierte Pad-Stacks können den Entwurfs- und Herstellungsprozess von PCBs erheblich verbessern. Sie bieten eine flexible Lösung für einzigartige Bauteil-Footprints, Entwurfsanforderungen und Fertigungsbeschränkungen. Zudem kann die erhöhte Kontrolle über die Entwurfsparameter eine effizientere, kostengünstigere und robustere PCB-Produktion ermöglichen. 

Benutzerdefinierte Pad-Stacks können den Entwurfs- und Herstellungsprozess von PCBs erheblich verbessern. Sie bieten eine flexible Lösung für einzigartige Bauteil-Footprints, Entwurfsanforderungen und Fertigungsbeschränkungen. Zudem kann die erhöhte Kontrolle über die Entwurfsparameter eine effizientere, kostengünstigere und robustere PCB-Produktion ermöglichen. 

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Beispiel 1:

Unter Verwendung des QFN-24-4x4mm für dieses Beispiel werden wir demonstrieren, wie man die Standard-IPC-Bibliothek modifiziert, um die empfohlenen Parameter sowohl des Herstellers als auch des Produktionsprozesses zu erreichen. Dies wird helfen, Probleme wie Lötungenauigkeiten, Lötkugelbildung, Bauteilfehlplatzierung und unangemessene Wärmeverteilung zu minimieren

Eingabeparameter:

1. Die Pin-Pads sollten auf einer Seite abgerundet sein, mit der abgerundeten Seite in der Nähe des thermischen Pads.
2. Entfernte Lötzinn-Splitter kleiner als 0,1mm.
3. Das thermische Pad in quadratischer Form, in der oberen linken Ecke um 0,25mm abgeschrägt.
4. Die Paste des thermischen Pads wird reduziert, um 60% der Pad-Oberfläche abzudecken und in vier Abschnitte unterteilt, die jeweils 0,2mm voneinander entfernt sind.

I. Änderung der Form der Pin-Pads zu einer einseitig runden Form:

1. Wählen Sie im vorerstellten IPC-Footprint das Pad aus, bei dem Sie die Pastenschicht bearbeiten möchten, und scrollen Sie dann im Eigenschaften-Panel nach unten zum Pad-Stack-Bereich.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

2. Im Pad-Stack-Bereich wählen Sie in der Zeile Oberste Schicht aus dem Dropdown unter der Spalte Form das Abgerundete Rechteck aus.

3. Geben Sie nun im Feld Eckenradius die gewünschten Werte für die Abrundung ein—wobei 100% einem Radius entsprechen, der gleich der kürzeren Pad-Seite ist, wenn eine einzelne Ecke oder zwei gegenüberliegende Ecken ausgewählt werden, und die Hälfte der kürzeren Pad-Seite, wenn zwei angrenzende Ecken ausgewählt werden.

Nun geben Sie im Feld "Eckradius" die gewünschten Werte für die Abrundung ein—wobei 100% einen Radius entsprechen, der gleich der kürzeren Pad-Seite ist, wenn eine einzelne Ecke oder zwei gegenüberliegende Ecken ausgewählt werden, und die Hälfte der kürzeren Pad-Seite, wenn zwei angrenzende Ecken ausgewählt werden.

II. Entfernen von Lötzinn-Splittern, die kleiner als 0,1 mm sind:

HINWEIS: In diesem Fall, mit einem Abstand von 0,15 mm zwischen den Pin-Pads, ist es notwendig, die Lücken zwischen der Lötmaske der Pin-Pads vollständig zu füllen 

1. Wählen Sie alle Pin-Pads aus und—im Pad Stack Bereich—in der Top Solder Mask Zeile, wählen Sie die Benutzerdefinierte Form aus dem Dropdown-Menü unter der Form Spalte.

2. Wechseln Sie dann zur Lötmaske Schicht und fügen Sie eine quadratische Füllung oder Region hinzu, um die Räume zwischen den nächstgelegenen Pads in einem von ihnen zu eliminieren.

Befehl: Rechtsklick > Platzieren > Füllung.

3. Passen Sie die Größe der Füllung oder Region auf die gewünschte Dimension an.

4. Wählen Sie anschließend das hinzugefügte Element zusammen mit dem Pad aus und verschmelzen Sie beide miteinander.

Befehl: Rechtsklick > Teileaktionen > Ausgewählte benutzerdefinierte Masken zum Pad hinzufügen

5. Wiederholen Sie dies für alle anderen Pin-Pads, außer für die äußersten in jeder Reihe.

Beachten Sie, dass die modifizierte Lötmaske nun kein separater Füll-/Bereich ist, der auf der Kupferschicht liegt, sondern ein integrierter Teil der Pad-Struktur.

III. Thermisches Pad in quadratischer Form, in der oberen linken Ecke um 0,25 mm abgeschrägt:

1. Wählen Sie das thermische Pad aus und im Pad-Stack-Bereich, dann in der Oberen Schicht-Zeile, wählen Sie das Abgeschrägte Rechteck aus dem Dropdown unter der Form-Spalte.

2. Erweitern Sie die ▶ Oberen Schicht-Kategorie, und geben Sie im Feld Eckradius die gewünschten Werte für die Abschrägung ein—wobei 100% einer Abschrägung entsprechen, die gleich der kürzeren Pad-Seite ist, wenn eine einzelne Ecke oder zwei gegenüberliegende Ecken ausgewählt werden, und die Hälfte der kürzeren Pad-Seite, wenn zwei angrenzende Ecken ausgewählt werden.

Dann, nachdem wir die Option Ecken auswählen geprüft haben, können wir die Ecken, an denen wir die Abrundung nicht anwenden möchten, deaktivieren. In diesem Fall behalten wir nur eine Ecke aktiviert und geben einen Wert von 10% ein, um eine 0,25mm Fase zu erreichen.

IV. Die Paste des Wärmepads wird reduziert, um 60% der Padfläche abzudecken und in vier Abschnitte unterteilt, die jeweils 0,2mm voneinander entfernt sind:

1. Wählen Sie das Wärmepad aus und im Bereich Pad Stack, in der Zeile Top Paste im Feld Prozentsatz % geben Sie einen Wert von -40% ein, um die Größe der Paste gleich 60% Abdeckung zu wissen.

2. Jetzt, da Sie den Randwert von -0,317mm kennen, können Sie vier Pads in der Größe von 1/4 des großen Pads erstellen und sie mit einem signifikanten Wert, der in diesem Fall 0,2mm sein wird, voneinander entfernen.

3. Wählen Sie nun die Pastenpads und das Wärmepad aus und fügen Sie sie zusammen. Befehl: Rechtsklick > Teileaktionen > Ausgewählte benutzerdefinierte Masken zum Pad hinzufügen

Beachten Sie, dass die modifizierte Pastenschicht nun kein separater Füll-/Regionenbereich mehr ist, der auf der Kupferschicht aufliegt, sondern ein integrierter Teil der Padstruktur.

Beispiel 2:

Wärme kann ein großes Problem sein, wenn Sie Leiterplatten entwerfen. Jetzt ermöglicht Altium Ihnen, die Einstellungen für thermische Entlastungen anzupassen, um besser zu  kontrollieren, wie Ihre Platine mit Wärme umgeht. Schauen wir uns an, wie das geht.

1. Nachdem das Pad ausgewählt wurde, gehen wir zum Pad Stack-Fenster. Dann aktivieren wir auf der Signallage, auf der wir Änderungen vornehmen möchten, das Kontrollkästchen für thermische Entlastung

2. Nachdem wir nun auf die Einstellung für Entlastung geklickt haben, können wir das Fenster zum Bearbeiten des Polygon-Verbindungsstils öffnen.

3. Zusätzlich zu den bereits bekannten Optionen wie 2, 4 Leiter wurde ein neuer Auto-Modus hinzugefügt, bei dem ein Leiter auf jeder Seite des Pads/Via platziert wird, wobei der minimale Abstand zwischen den Leitern berücksichtigt wird.

4. Eine weitere Neuerung ist die Möglichkeit, thermische Entlastungen manuell zu bearbeiten; Sie können neue hinzufügen, bearbeiten oder ausgewählte Verbindungen löschen. Um dies zu tun, müssen Sie mit der rechten Maustaste auf das Pad klicken und die Option Pad-Aktion wählen, dann die gewünschte Aktion auswählen. Nachdem Sie die passende Option ausgewählt haben, können Sie leicht Änderungen an den Verbindungen vornehmen.

Schlussfolgerungen

Benutzerdefinierte Pad-Stacks in Altium Designer bieten einen höheren Grad an Kontrolle im PCB-Design, was einen maßgeschneiderten Ansatz für einzigartige Komponenten-Footprints ermöglicht und effektiv die Notwendigkeit von Workarounds reduziert.

Die Möglichkeit, Paste- und Lötmaskenformen unabhängig zu definieren, verbessert die PCB-Produktion durch die Reduzierung von Defekten und gewährleistet eine korrekte Komponentenausrichtung. Dies führt zu zuverlässigeren Produktionsprozessen und verbesserten Geräteleistungen, dank optimaler Lötung sowie erhöhter Funktionalität und Haltbarkeit des Endprodukts.

Die neu eingeführten Funktionalitäten für thermische Entlastungen bieten Designern größere Flexibilität und Kontrolle. Ob es darum geht, spezifische Verbindungen hinzuzufügen, zu bearbeiten oder zu löschen, diese benutzerdefinierten Optionen erleichtern es, die einzigartigen Anforderungen jedes PCB-Designprojekts zu erfüllen. Insgesamt ist es ein bedeutender Schritt hin zu einem individuelleren und effizienteren Designprozess.

Mit Custom Pads Stack haben Designer größere kreative Freiheit, was es ihnen ermöglicht, nicht nur Datenblatt-/Prozessanforderungen zu erfüllen, sondern diese zu übertreffen. Sie könnten engere Toleranzen oder dichtere Designs entwickeln, wodurch die Leistung der PCB über traditionelle Standards hinaus verbessert wird und Innovation im elektronischen Design gefördert wird.

Altium Designer wächst weiter, mit der Entwicklung von Custom Pads Stack wird sein Engagement unterstrichen, Benutzer mit fortschrittlichen, präzisionsbasierten Werkzeugen für den Elektronikentwurf zu ermächtigen. Dies verstärkt seine Position als führende Softwarewahl für Fachleute in der Elektronikindustrie.