Abstand von Siebdruck zu Lötstopplack: Die PCB-Designregel, die Sie hinzufügen müssen

Ich war beeindruckt, dass gleich nach dem Auspacken die standardmäßigen Designregelprüfungen (DRCs) in meiner Kopie von Altium 20 im Grunde alles abdeckten, was man für die Herstellung einer „standardmäßigen“ Leiterplatte (PCB) wissen muss. Altium Designer verwendet standardmäßig „10 mil“-Regeln, was bedeutet, dass der Standardabstand und die Breiten der Kupferbahnen 10 mils betragen. Darüber hinaus sind die meisten anderen Abstände ebenfalls standardmäßig auf 10 mils eingestellt. Dies umfasst Bahn zu Bahn, Pads zu Bahnen, Durchkontaktierungen zu anderen Pads oder Vias und so ziemlich alles andere, was man sich vorstellen kann. Die Ausnahmen sind der Abstand zwischen Siebdruck und Lötstoppmaske sowie der Erweiterungsabstand der Lötstoppmaske um Pads, die beide standardmäßig auf 4 mils eingestellt sind.

Ein neues Design zu beginnen bedeutet, die PCB-Designregeln auszuwählen, die für Ihre Leiterplatten wichtig sind. Diese Regeln werden von PCB-Herstellungsunternehmen unterstützt und sie helfen Ingenieuren, eine funktionierende Leiterplatte zu entwerfen. Ausnahmen von den standardmäßigen 10 mil Regeln existieren, besonders wenn Dichte und Komplexität zunehmen. Zum Beispiel können in Bereichen wie dem Bereich unter einem integrierten Schaltkreis (IC) mit einem Ball Grid Array (BGA) Footprint völlig unterschiedliche Sets von Designregeln existieren.

Mit zunehmender Dichte und/oder steigender Signalflankenrate ist es nicht ungewöhnlich, dass diese Regeln in anderen Einheiten und Komplexitätsstufen aufgeführt werden.

Die PCB-Designregeln sollten den Fertigungskapazitäten entsprechen

Ich neige dazu, für „6 mil Regeln“ zu entwerfen, da ich schnell kleine Entwürfe durch PCB-Fertiger drehe, indem ich Online-Bestellverfahren verwende. Wenn ich mich auf eine neue PCB einstelle, werde ich den Bereich der PCB-Fabs, die ich verwenden möchte, sowie eine Abschätzung des PCB-Fertigungsbudgets festlegen.

Sobald der Regelset und der Typ des Fertigungshauses entschieden sind, müssen die Fertigungskapazitäten untersucht und in Regeln oder Richtlinien übersetzt werden, die Altium Designer verstehen kann. Oft erstelle ich herstellerspezifische Regelsets zusätzlich zu generischen „x mil Regel“-Regelsets, die die Fähigkeiten dieses Anbieters ziemlich genau Zeile für Zeile, Statistik für Statistik, repräsentieren.

Wieder einmal, wenn die Dinge komplizierter werden, reagieren wir, indem wir die Regelsätze und die Kompromisse in der Fertigung, die sie darstellen, anpassen. Das Verständnis des Fertigungsprozesses ist in diesen Fällen nützlich. Zum Beispiel kann das Zentrum der Platine die beste Bohrung-zu-Kupfer-Registrierung aufweisen, wo Regeln stärker gebogen werden können. Anders ausgedrückt, in Fällen, in denen Regeln gebogen und Fertigungskapazitäten ausgereizt werden müssen, ist es am besten, die Erfolgschancen statistisch zu erhöhen, wo immer dies möglich ist.

Abgesehen von den typischen Leiter-zu-Leiter-Abständen, die als Standard-Designregeln oder in IPC-Standards definiert sind, gibt es andere Abstände, die berücksichtigt werden sollten, wenn die Dichte erhöht werden muss, ohne Montagefehler zu erzeugen. Diese Abstände betreffen Ihre Lötstopplack (oder "Solder Resist") und Siebdruck, die viele Designer einfach unter Verwendung der Standardwerte nehmen. Stattdessen sollten einige benutzerdefinierte Werte festgelegt werden, um sicherzustellen, dass Altium Designer keine unnötigen Fehler auslöst.

Lötstopplack-Schlitz

Wenn Sie jemals mit sehr hochdichten Designs arbeiten und feststellen, dass die Pad-Abstände sehr eng werden, ist es sinnvoll, Bereiche zu definieren, in denen der verbleibende Lötstopplack-Schlitz zwischen den Pads einfach entfernt werden kann. Wenn Sie eine Lötstopplack-Erweiterung um die Pads Ihrer Komponenten definiert haben, wird der verbleibende Lötstopplack zwischen den Pads bereits entfernt, wenn sich die Maskenöffnungen überlappen. Dies hilft Ihnen, automatisch verbleibende Lötstopplack-Schlitze zu entfernen, die möglicherweise zu klein sind, um zuverlässig hergestellt zu werden.

Diese Regel bietet Ihnen eine einfache Möglichkeit, Lötstopplack-Schlitze zwischen bestimmten Pad-Klassen, spezifischen Netzen und sogar spezifischen Footprints zu verwalten. Als Beispiel habe ich in dem obigen Bild eine Einschränkung für den minimalen Lötstopplack-Schlitz zwischen 1206-Footprints und allen Pads festgelegt. Sie könnten individuelle Regeln auf verschiedenen Schichten, zwischen verschiedenen Pad-Klassen und vielem mehr anwenden.

Lötmasken-Erweiterung

Ein weiteres Beispiel für das Beugen der Regeln ist die Verringerung der Lötmasken-Erweiterung um hochdichte Pins und Pads, sodass genügend Lötstopplack zwischen den Pins/Pads verbleibt, um als Lötdamm zu wirken und Lötbrücken während der Montage zu verhindern. Dies ist eindeutig ein Kompromiss, da nun weniger Spielraum für eine Fehlregistrierung des Lötresists besteht, was die Lötbarkeit beeinträchtigen oder die Wahrscheinlichkeit einer Lötbrücke erhöhen kann.

Die Erweiterung der Lötstoppmaske für ein Pad auf einer Komponente kann beim Erstellen des PCB-Footprints und der Bibliotheken definiert werden. Sie können jedoch auch die Lötstoppmaske so einstellen, dass sie den PCB-Designregeln folgt; der von Ihnen festgelegte Wert wird automatisch auf Ihre Komponenten angewendet. Das Bild unten zeigt die Anwendung der Lötstoppmasken-Erweiterung auf jeden freiliegenden Leiter, der keine Durchkontaktierung (Via) ist, auf beiden Schichten. Sie könnten sicherlich unterschiedliche Regeln für die oberen und unteren Schichten anwenden.

Beachten Sie jedoch, dass, wenn Sie eine spezifische Lötstopplacköffnung für eine spezifische Komponente festlegen möchten, dies am einfachsten im PCB-Footprint zu tun ist. Sie können dies auf ein spezifisches Pad auf einer Komponente anwenden, falls gewünscht. Sie könnten auch die Regel für ein spezifisches Netz festlegen, was den Wert der Lötstoppmasken-Erweiterung auf das Pad dieses Netzes anwenden würde.

Abstand zwischen Siebdruck und Lötstoppmaske

Einige Dinge, um die wir uns nicht kümmern müssen, sozusagen. Wenn der Siebdruck mit blankem Kupfer zusammenfällt, wird die Überlappung normalerweise nicht gedruckt (es hängt vom Fertigungsbetrieb ab); meine Fertigungsbetriebe neigen dazu, blankes Kupfer blank zu lassen. Das Ergebnis schadet normalerweise nicht der elektrischen Funktion der Platine, aber der „siebgedruckte“ Text kann schwer oder unmöglich zu lesen sein.

Um Ihnen weiterhin zu helfen, die Dichte in Ihren Entwürfen zu erhöhen und die Montage zu unterstützen, können Sie auch die Regel für den Abstand zwischen Siebdruck und Lötstoppmaske anpassen. Das Bild unten zeigt, wie Sie in dem PCB-Regeln und Einschränkungen-Editor die Abstände zwischen Siebdruck und Lötstoppmaske definieren können. Wählen Sie einfach „Check Clearance To Exposed Copper“, um einen Mindestabstand zu freiliegenden Kupferelementen wie Pads zu definieren. Um einen Abstand zum Rand der Lötstoppmaskenöffnung zu definieren, wählen Sie „Check Clearance To Solder Mask Openings“ und setzen Sie den gewünschten Abstandswert. Im obigen Bild ist der Abstand zwischen Siebdruck und Lötstoppmaske als 2 mil für die Top-Overlay-Schicht definiert; erstellen Sie einfach eine zweite PCB-Designregel für den Abstand zwischen Siebdruck und Lötstopplack, wenn Sie die Regel zum Bottom-Overlay hinzufügen möchten. Beachten Sie, dass dies nur für Pads definiert ist (wie in der IsPad-Abfrage angegeben), aber wir könnten die Regel auch auf eine Pad-Klasse, Pad-Klasse und Schicht gleichzeitig oder auf alle Objekte anwenden. Dies gibt Ihnen die Möglichkeit, auszugleichen, welche Siebdruck-zu-Objekt-Abstände Sie in Ihrem Design akzeptieren können. Das Endergebnis ist, dass Altium Designer eine Liste aller Instanzen generieren wird, in denen der Text auf blanke Kupferflächen auf Komponentenpads überlappt.Wenn doch nur jemand eine automatisierte Funktion erfinden würde, um Siebdrucktexte von freiliegenden Pads und Durchkontaktierungen über das gesamte Board zu verschieben. >:/

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