Separación entre la Serigrafía y la Máscara de Soldadura: La Regla de Diseño de PCB que Necesitas Agregar

Me impresionó que, justo al sacarlo de la caja, las reglas de diseño por defecto (DRCs) en mi copia de Altium 20 cubrieran prácticamente todas las bases sobre cómo hacer una placa de circuito impreso (PCB) "estándar". Altium Designer se configura por defecto con reglas de "10 mil", lo que significa que el espaciado estándar y los anchos de las pistas de cobre son de 10 mils. Además, la mayoría de los otros espacios también se configuran por defecto a 10 mils. Esto incluye pista a pista, pads a pistas, agujeros pasantes a otros pads o vías, y prácticamente cualquier otra cosa que puedas imaginar. Las excepciones son la separación entre la serigrafía y la máscara de soldadura y la expansión de la máscara de soldadura alrededor de los pads, ambas por defecto de 4 mils.

Comenzar un nuevo diseño significa seleccionar las reglas de diseño de PCB que importan para tus placas de circuito. Este conjunto de reglas es respaldado por compañías de fabricación de PCB y ayudan a los ingenieros a diseñar una placa de circuito funcional. Existen excepciones a las reglas por defecto de 10 mil, especialmente a medida que aumenta la densidad y complejidad. Por ejemplo, pueden existir conjuntos de reglas de diseño completamente diferentes en regiones como el área bajo un Circuito Integrado (IC) con un footprint de Array de Bolas de Rejilla (BGA).

A medida que aumenta la densidad y/o la tasa de cambio de señal, no es raro que estas reglas se enumeren en otras unidades y niveles de complejidad.

Las reglas de diseño de PCB deben coincidir con las capacidades de fabricación

Tiendo a diseñar para "reglas de 6 mil", ya que realizo pequeños diseños rápidos a través de fabricantes de PCB utilizando procedimientos de pedido en línea. Al prepararme para un nuevo PCB, decidiré el rango de fábricas de PCB que quiero usar, así como una estimación del presupuesto de fabricación de PCB.

Una vez que se decide el conjunto de reglas y el tipo de casa de fabricación, se deben examinar las capacidades de fabricación y traducirlas a reglas o políticas que Altium Designer pueda entender. A menudo crearé conjuntos de reglas específicos del proveedor además de conjuntos de reglas genéricas de "regla de x mil" que representan las capacidades de ese proveedor bastante bien, línea por línea, estadística por estadística.

A medida que las cosas se vuelven más complicadas, respondemos adaptando los conjuntos de reglas y los compromisos en la fabricación que estos representan. Entender el proceso de fabricación es útil en estas instancias. Por ejemplo, el centro de la placa puede tener el mejor registro de perforación a cobre donde las reglas pueden ser más flexibles. Pensándolo de otra manera, en casos donde las reglas necesitan ser flexibilizadas y las capacidades de fabricación llevadas al límite, es mejor aumentar estadísticamente las posibilidades de éxito siempre que sea posible.

Además de las claras distancias entre conductores definidas como reglas de diseño predeterminadas o en los estándares IPC, hay otras distancias que se deben considerar cuando se necesita aumentar la densidad sin crear defectos de ensamblaje. Estas distancias involucran tu máscara de soldadura (o "resistente a soldadura") y serigrafía, que muchos diseñadores simplemente tomarán usando los valores predeterminados. En su lugar, configura algunos valores personalizados para asegurar que Altium Designer no activará errores innecesarios.

Máscara de Soldadura Fina

Si alguna vez trabajas con diseños de muy alta densidad y comienzas a encontrar que los espacios libres de los pads se están volviendo muy ajustados, tiene sentido definir áreas donde el remanente de la máscara de soldadura entre pads puede simplemente eliminarse. Si tienes expansión de resistencia de soldadura definida alrededor de los pads en tus componentes, el remanente de máscara de soldadura entre pads ya se habrá eliminado si las aperturas de la máscara se solapan. Esto te ayuda a eliminar automáticamente los remanentes de máscara de soldadura que pueden ser demasiado pequeños para ser fabricados de manera confiable.

Esta regla te ofrece una manera simple de manejar los remanentes de máscara de parada de soldadura entre clases específicas de pads, redes específicas e incluso huellas específicas. Como ejemplo, en la imagen anterior, he establecido una restricción en el remanente mínimo de máscara de soldadura entre las huellas 1206 y todos los pads. Podrías aplicar reglas individuales en diferentes capas, entre diferentes clases de pads, y mucho más.

Expansión de la Máscara de Soldadura

Otro ejemplo de cómo flexibilizar las reglas es disminuir la expansión de la máscara de soldadura alrededor de pines y pads de alta densidad para que haya suficiente máscara de soldadura entre pines/pads que actúe como un dique de soldadura y prevenga puentes de soldadura durante el ensamblaje. Esto claramente es un compromiso, ya que ahora hay menos espacio para el desajuste de registro de la resistencia de soldadura, lo que puede afectar la soldabilidad, o la probabilidad de un puente de soldadura.

La expansión de la máscara de soldadura para un pad en un componente puede definirse al crear la huella del PCB y las bibliotecas. Sin embargo, también puedes configurar la máscara de soldadura para que siga las reglas de diseño del PCB; el valor que establezcas se aplicará automáticamente a tus componentes. La imagen a continuación muestra la expansión de la máscara de soldadura aplicada a cada conductor expuesto que no es un vía en ambas capas. Ciertamente, podrías aplicar diferentes reglas en las capas superior e inferior.

Solo ten en cuenta que, si quieres establecer una apertura específica de la máscara de soldadura para un componente específico, es más fácil hacerlo en la huella del PCB. Puedes aplicar esto a un pad específico en un componente si lo deseas. También podrías establecer la regla para una red específica, lo que aplicaría el valor de expansión de la máscara de soldadura al pad en esa red.

Distancia de Seguridad de la Serigrafía a la Máscara de Soldadura

Algunas cosas de las que no tenemos que preocuparnos, en cierto modo. Si la serigrafía coincide con el cobre desnudo, la superposición generalmente no se imprimirá (depende de la casa de fabricación); mis casas de fabricación tienden a dejar el cobre desnudo. El resultado generalmente no daña la función eléctrica de la placa, pero el texto "serigrafiado" puede ser difícil o imposible de leer.

Para ayudarte aún más a aumentar la densidad en tus diseños y facilitar el ensamblaje, también puedes modificar la regla de separación entre serigrafía y máscara de soldadura. La imagen a continuación muestra cómo puedes definir las separaciones entre serigrafía y máscara de parada de soldadura en el Editor de Reglas y Restricciones de PCB. Simplemente selecciona "Verificar la Separación con Cobre Expuesto" para definir una separación mínima con elementos de cobre expuestos como los pads. Para definir una separación hasta el borde de la apertura de la máscara de soldadura, selecciona "Verificar la Separación con Aperturas de Máscara de Soldadura" y establece el valor de separación deseado.

En la imagen anterior, la separación entre serigrafía y máscara de soldadura se define como 2 mil para la capa de Superposición Superior; simplemente crea una segunda regla de diseño de PCB para la separación entre serigrafía y resistencia de soldadura si quieres añadir la regla a la Superposición Inferior. Ten en cuenta que esto solo se define para los pads (como se indica en la consulta IsPad), pero también podríamos aplicar la regla a una clase de pad, a una clase de pad y capa simultáneamente, o a todos los objetos. Esto te da la capacidad de equilibrar qué separaciones entre serigrafía y objeto puedes aceptar en tu diseño. El resultado final es que Altium Designer generará una lista de cada instancia en la que el texto se superpone con el cobre desnudo en los pads de componentes.

Ahora, si solo alguien inventara una función automatizada para mover el texto serigrafiado fuera de los pads expuestos y las vías a lo largo de la placa. >:/

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