Implementierung komplexer Pad-Formen

Die Pads von Komponenten sind nicht immer nur einfache runde oder rechteckige Formen. Analoge, leistungsstarke oder HF-Komponenten erfordern oft geometrisch komplexe oder unregelmäßig geformte Pads. Dieses Papier beschreibt eine einfache und effiziente Lösung für den Fall, dass ein Benutzer schnell komplexe Pad-Formen implementieren muss, die den Layout-Anforderungen des Herstellers entsprechen müssen, ohne DRC-Verstöße oder Fertigungsfehler zu verursachen.

EINFÜHRUNG

Die meisten Komponentenpakettypen haben konsistente und unkomplizierte rechteckige oder runde Pad-Formen. Das Erstellen von Footprints für solche Pakete, entweder manuell oder mit einem automatisierten IPC-Footprint-Generator, ist ein einfacher Prozess. Gelegentlich erfordern Komponentenpakete jedoch komplexe Pad-Design-Softwareformen, was einen erheblichen manuellen Aufwand sowie zusätzliche Zeit erfordern kann, um es genau richtig zu machen.

Zum Beispiel können LED-Beleuchtungskomponenten einzigartig geformte Wärmeableitpads erfordern, die mehrere inverse Kurven enthalten. Solche Kurven sind unmöglich durch die Kombination mehrerer standardmäßiger runder/rechteckiger Pads oder durch manuelles Platzieren von Füllungen oder festen Bereichen zu implementieren. Es gibt jedoch eine oft übersehene Methode, bei der, wenn die Umrisse der benötigten Form als eine Reihe von Spuren und Bögen, die einen geschlossenen Umriss bilden, platziert (oder importiert) werden können, dann kann der Umriss selbst innerhalb des PCB Library Editor leicht in eine präzise geformte feste Region umgewandelt werden, die das Pad definiert. Darüber hinaus kann die Löt- und Pastenmaske automatisch durch DRC-Regeln über eine Eigenschaftseinstellung des Regionsobjekts gesteuert werden.

Um diese Methode besser zu verstehen, kann der gesamte Prozess durch das Erstellen eines Footprints für einen abgeschirmten SMD-Leistungsinduktor der Serie Bourns SRR5028 wie unten beschrieben erkundet werden. Um zu beginnen, kann ein Datenblatt für dieses Beispiel von der Website des Herstellers unter http://www.bourns.com/docs/Product-Datasheets/SRR5028.pdf für die Teilenummer SRR5028-101Y erhalten werden. Jedes Pad-Gerät dieses zweipoligen Geräts enthält eine inverse Kurve mit einem Radius von 2,2 mm.

DEFINIEREN VON PAD-FORMUMRISS

Im empfohlenen Layout-Abschnitt des Datenblatts der SRR5028-Serie werden die Schlüsselabmessungen der Bohrlochpads des Bauteils im Verhältnis zum Bauteilursprung dargestellt. Innerhalb des PCB-Bibliothekseditors werden sechs Linien und ein Bogen auf einer mechanischen Ebene platziert, um diese kritischen Abmessungen jedes Pads relativ zum Ursprung des Bauteils zu erfassen (siehe Abbildung 1). Die genaue Größe und Platzierung dieser Linien und Bögen werden dann überprüft, um genau den Abmessungen des Herstellers zu entsprechen, wie im Datenblatt gezeigt. Das Einstellen des Fangrasters auf 0,05 mm innerhalb des PCB-Bibliothekseditors stellt sicher, dass die Abmessungen des Herstellers präzise nachgebildet werden können.

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Abbildung 1. Erstellung mechanischer Umrisse (rechts) aus dem Datenblatt des Herstellers (links).

Nachdem die kritischen Abmessungen der Bauteilpads platziert und überprüft wurden, können alle überflüssigen Linien oder Bogenabschnitte geschnitten, in der Größe angepasst oder ganz entfernt werden, sodass das Endergebnis nur zwei geschlossene Umrisse auf einer mechanischen Ebene sind, wobei jeder eine Padform repräsentiert. In diesem Beispiel wurden die geschlossenen Umrisse manuell erstellt und überprüft. Alternativ können Sie komplexe Padform-Umrisse aus dem DXF/DWG-Format importieren, wenn solche Daten vorhanden sind und praktischer zu verwenden sind.

ERSTELLUNG VON KUPFERREGIONEN AUS PADFORM-UMRISSSEN

Mit jeder präzise platzierten und dimensionierten Pad-Form-Umrisslinie sind sie nun bereit, von Linien und Bögen auf einer mechanischen Ebene zu festen Bereichen auf der oberen Kupferschicht konvertiert zu werden. Um dies zu tun, wählen Sie einfach einen Umriss aus, machen Sie dann Top Copper zur aktiven Schicht und verwenden Sie den Befehl PCB Library Editor Tools > Konvertieren > Region aus ausgewählten Primitiven erstellen, um die tatsächliche feste Region in der exakten Form des ursprünglich ausgewählten Pad-Form-Umrisses zu erstellen. Die Außenkanten der festen Region werden durch den Mittelpunkt der Strecken- und Bogenobjekte der geschlossenen Form bestimmt. Folglich entsprechen die Abmessungen der festen Region denen des ursprünglichen Schaltplans Pad-Form-Umrisses, wie in Abbildung 2 zu sehen ist.

Abbildung 2. Umwandlung von Pad-Form-Umrissen (links) zu Kupferregionen (rechts).

HINZUFÜGEN VON PAD-BEZEICHNUNG, LÖTSTOPPMASKE UND PASTENMASKE

Die inverse Kurve jedes Pads wurde definiert, indem schnell der Umriss jeder Pad-Form konvertiert wurde. Beachten Sie, dass es nicht möglich ist, solche Kurven zu implementieren, wenn man ein festes Regionenobjekt manuell aus dem Platzieren-Menü setzt. An diesem Punkt bleiben nur noch ein paar Schritte, um den Footprint zu vervollständigen. Jedoch wurde der kritischste Aspekt der Implementierung dieser unregelmäßigen Pad-Formen nun angesprochen.

Für jede feste Region, um als tatsächliches Komponentenpad zu funktionieren, muss ein Pad-Objekt direkt innerhalb jedes festen Bereichs platziert werden. In diesem Beispiel wurden zwei rechteckige Pad-Objekte mit den Bezeichnungen 1 und 2, die 1,0 mm mal 0,75 mm messen, jeweils auf den oberen und festen unteren Regionen platziert (Abbildung 3). Diese festen Regionen haben nun eine elektrische Funktion wie eine reguläre Komponentenpad-Datei.

Abbildung 3. Vollständiger Footprint einschließlich Pad-Bezeichnungen, Lötstopplack und Pastenmaske.

Schließlich, um einen Lötstopplack-Abstand sowie eine Pastenmaske zu erreichen, müssen die Eigenschaften beider fester Regionen geändert werden. Dies kann leicht erreicht werden, indem beide festen Regionen ausgewählt und der PCB Layout LIB Inspector verwendet wird, um sowohl den Modus für die Lötstopplack-Erweiterung als auch den Modus für die Pastenmasken-Erweiterung von Keine auf Nach Regel zu ändern. Wie jedes andere Pad-Objekt funktionieren diese modifizierten festen Regionen nun vollständig als Pad-Objekte aus elektrischer, fertigungstechnischer und montagetechnischer Sicht. Der resultierende Footprint für das SRR5028-101Y-Komponente ist nun komplett.

SCHLUSSFOLGERUNG

Gelegentlich erfordern einige Komponenten geometrisch komplexe oder unregelmäßig geformte Pads, wie vom Hersteller empfohlen. Denken Sie immer daran, dass eine einfache und effiziente Lösung existiert, um komplexe Pad-Formen schnell zu implementieren. Durch das Erstellen oder Importieren einer präzisen Umrandung der komplexen Pad-Form mit Hilfe von Spuren und Bögen kann das Ergebnis in ein Festkörperbereichsobjekt umgewandelt werden. Das Kombinieren jedes einzigartigen Festkörperbereichs mit einem entsprechend ausgewählten Pad-Objekt ermöglicht es, dass jeder gesamte Bereich elektrisch wie ein tatsächliches Pad funktioniert. Löt- und Pastenmaskenattribute können dann leicht innerhalb jedes Bereichs für die Fertigung und Montage festgelegt werden.