Wie man eine IC-Träger-Platine entwirft

Lassen Sie uns die Szene setzen: Sie haben das Layout Ihrer Leiterplatte fertiggestellt und die Platine zur Fertigung geschickt. Nach erfolgreicher Fertigung wird die Platine an eine Montageeinrichtung gesendet, und der Monteur bereitet Ihre PCB für das Wellen-/Reflow-Löten vor. Während der Vorbereitung entdeckt er, dass eines Ihrer Footprints falsch ist und eine Komponente nicht auf der PCB montiert werden kann!

Manchmal sind Footprints einfach falsch und werden in einer Designprüfung nicht erkannt. Darüber hinaus haben einige Komponenten kein Ersatzteil in einem passenden Footprint, und alle anderen verfügbaren Komponenten passen möglicherweise nicht zum Pinout des Geräts.

Wie sollten Sie mit diesem Problem umgehen? Sollten Sie die PCB verschrotten? Eine Lösung ist, ein IC-Trägerboard zu entwerfen, das zwischen dem falschen Footprint und Ihrem alternativ gewählten Teil übersetzen kann. Um ein Designbeispiel zu sehen, schauen Sie sich das Video unten an, dann lesen Sie weiter, um einige der Besonderheiten im Design von IC-Trägerboards zu erfahren.

Wie man ein IC-Träger-PCB verwendet

Ein IC-Träger-PCB ist ein einfaches Modul, das die Platzierung einer erforderlichen Komponente ermöglicht, wenn auf einem PCB ein falscher Footprint vorhanden ist. Ein weiterer Fall, in dem eine Trägerplatine verwendet werden kann, ist, wenn das Paket/Landmuster für die vorgesehene Komponente korrekt ist, aber aufgrund geringer Lagerbestände, falscher Pinbelegung ein alternativer Teil benötigt wird und

Trägerplatinen werden typischerweise nicht in der Produktion verwendet, und ich würde argumentieren, dass sie auf diese Weise nicht verwendet werden sollten. Stattdessen sind sie Prototyping-Werkzeuge, die es Ihnen ermöglichen, eine PCB-Montage abzuschließen, ohne Ihren Satz von nackten Platinen verschrotten zu müssen.

• Größe der Träger-PCB - Der Träger sollte nur so groß sein, wie es notwendig ist, um auf das vorhandene Landmuster zu passen.
• Montage - Der Platzierungs-/Montagestil könnte entlang der Kanten verkastet, durchkontaktiert oder SMD sein.
• Komplexität - Die Trägerplatine sollte so einfach wie möglich sein, um die Vorlaufzeit und die Kosten zu minimieren.

Idealerweise sollte das Board eine 2-Lagen-PCB sein, es sollte keine übermäßig kleinen Bohrungen haben, und das Board sollte keinen extrem feinen Fertigungsprozess erfordern. Dies ist der beste Ansatz für ein Prototypenszenario, bei dem Sie das Trägerboard so schnell wie möglich fertigen und an das Montagehaus senden müssen. Stellen Sie sicher, dass Sie Ihre Fertigungsstätte bezüglich ihrer Schnelldrehoptionen kontaktieren, damit Sie so schnell wie möglich mit dem Design des Trägerboards fortfahren können, und stellen Sie sicher, dass Sie die Kostentreiber in der PCB-Fertigung kennen, um die Kosten Ihres IC-Trägers zu minimieren.

Footprints in einem IC-Träger

Die Schaltpläne für ein IC-Trägerboard sind sehr einfach: Platzieren Sie einfach zwei Symbole für die Komponenten, die Sie im IC-Träger übersetzen möchten. Ein Beispiel wird unten gezeigt, wo die einzigen benötigten Komponenten im Schaltplan die zwei zu übersetzenden Komponenten sind. Der nächste wichtige Teil sind die Footprints, die auf den oberen und unteren Seiten platziert werden müssen, um die erforderliche Übersetzung zu ermöglichen.

Nur zum Spaß ist es wichtig zu erwähnen, dass es immer noch möglich ist, bei Bedarf zusätzliche Komponenten zu diesen Trägerplatinenpaketen hinzuzufügen. Wenn Sie beispielsweise feststellen, dass das gewählte Paket zusätzliche Bypass- oder Entkopplungskondensatoren benötigt, könnten diese dem Trägerplatinenpaket hinzugefügt werden, wenn auf dem Substrat genügend Platz vorhanden ist. Sobald die Footprints auf beiden Seiten der Platine platziert sind, ist es Zeit, die Pads zu verbinden.

Verbindung in eine Trägerplatine

Es gibt drei mögliche Fälle beim Verbinden in der Trägerplatine, abhängig davon, ob die Pakete und Pinbelegungen zwischen den übersetzten Komponenten übereinstimmen:

• Pakete passen nicht, Pinbelegungen passen (einfach)
• Pakete passen, Pinbelegungen passen nicht (schwierig)
• Pakete passen nicht, Pinbelegungen passen nicht (schwierig)

Der erste Fall ist sehr einfach: ein Via kann hinter jedem Padpaar platziert werden, und die Leiterbahnen können direkt durch die Vias zwischen den Pads verlaufen.

Ich empfehle in der Regel, Kupferflächen auf beiden Seiten zu verwenden, um die verbleibenden Masseverbindungen und Abschirmungen bereitzustellen, es sei denn, es gibt einen Grund, dies wegzulassen. Stellen Sie sicher, dass Sie die oberen und unteren Flächen mit einigen Durchkontaktierungen verbinden.

Im anderen Fall, wenn die Pinbelegungen und/oder Gehäuse nicht übereinstimmen, ist es schwierig, eine allgemeine Routingstrategie zu formulieren. In einigen Fällen wird es einfach zu viele Kreuzungen geben, um die Platine auf zwei Lagen zu halten, besonders wenn die übersetzten Komponenten eine hohe Anzahl an Pins aufweisen. Behalten Sie dies im Hinterkopf und stellen Sie sicher, dass Sie einen gültigen Stackup für Ihr Trägerboard erhalten, wenn Sie mehr als zwei Lagen benötigen.

Verifizierung in 3D

Nachdem das Trägerboard entworfen und finalisiert wurde, ist es eine gute Idee, das Trägerboard in eine STEP-Datei zu exportieren, damit sein Platzierungsbereich verifiziert werden kann. Die STEP-Datei kann dann in ein 3D-Modell der Platine importiert und im Zielbereich platziert werden, um die Platzierung zu überprüfen. Das Ziel hierbei ist, den Bereich um das Trägerboard herum zu überprüfen, um sicherzustellen, dass es keine Kollisionen mit anderen Komponenten gibt. Zusätzlich kann, falls eine Z-Achsen-Beschränkung besteht, das Trägerboard mit seinem Modell der oberseitigen Komponente gegen ein Gehäusemodell verifiziert werden.

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