Implementando Formas de Pads Complejas

Los pads de componentes no siempre son simplemente formas redondas o rectangulares. Los componentes analógicos, de alta potencia o RF a menudo requieren pads de formas geométricamente complejas o irregulares. Este documento detalla una solución fácil y eficiente para cuando un usuario se enfrenta a la necesidad de implementar rápidamente formas de pads complejas que deben cumplir con los requisitos de diseño del fabricante sin resultar en violaciones de DRC o errores de fabricación.

INTRODUCCIÓN

La mayoría de los tipos de paquetes de componentes tienen formas de pads rectangulares o redondas consistentes y sencillas. Crear huellas para tales paquetes, ya sea manualmente o utilizando un generador automático de huellas IPC, es un proceso simple. Sin embargo, ocasionalmente los paquetes de componentes requieren formas de pads de diseño complejo que pueden resultar en un esfuerzo manual significativo, así como tiempo adicional invertido para lograrlo correctamente.

Por ejemplo, los componentes de iluminación LED pueden requerir almohadillas disipadoras de calor de formas únicas que incluyen múltiples curvas inversas. Tales curvas son imposibles de implementar combinando múltiples almohadillas estándar redondas/rectangulares o colocando manualmente rellenos o regiones sólidas. Sin embargo, existe un método a menudo pasado por alto, mediante el cual si el contorno de la forma requerida se puede colocar (o importar) como una serie de pistas y arcos formando un contorno cerrado, entonces el propio contorno puede convertirse fácilmente dentro del Editor de Biblioteca de PCB en una región sólida de forma precisa que define la almohadilla. Además, la máscara de soldadura y pasta puede ser controlada automáticamente por reglas de DRC a través de una configuración de propiedad del objeto de la región.

Para entender mejor este método, todo el proceso puede explorarse creando una huella para un inductor de potencia SMD blindado de la serie Bourns SRR5028 como se describe a continuación. Para comenzar, se puede obtener una hoja de datos para este ejemplo en el sitio web del fabricante en http://www.bourns.com/docs/Product-Datasheets/SRR5028.pdf para el número de parte SRR5028-101Y. Cada dispositivo de almohadilla de este dispositivo de dos pines incluye una curva inversa con un radio de 2.2 mm.

DEFINIENDO LOS CONTORNOS DE FORMA DE LAS ALMOHADILLAS

En la sección de diseño recomendado del datasheet de la serie SRR5028, se ilustran las dimensiones clave de los orificios de los pads del componente en relación con el origen del componente. Dentro del Editor de Biblioteca de PCB, se colocan seis líneas y un arco en una capa mecánica para capturar estas dimensiones críticas de cada pad en relación con el origen del componente (ver Figura 1). Luego, se verifica que el tamaño y la colocación precisos de estas líneas y arcos estén exactamente de acuerdo con las dimensiones del fabricante, como se muestra en el datasheet. Establecer la cuadrícula de ajuste a 0.05 mm dentro del Editor de Biblioteca de PCB asegura que las dimensiones del fabricante puedan replicarse con precisión.

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Figura 1. Creación de contornos mecánicos (derecha) a partir del datasheet del fabricante (izquierda).

Ahora que se han colocado y verificado las dimensiones críticas de los pads del componente, cualquier línea o segmento de arco sobrante puede ser cortado, redimensionado o eliminado por completo para que el resultado final sean solo dos contornos cerrados en una capa mecánica, donde cada uno representa la forma de un pad. En este ejemplo, los contornos cerrados se crearon y verificaron manualmente. Alternativamente, puedes importar contornos de forma de pad complejos desde el formato DXF/DWG si dichos datos existen y son más prácticos de usar.

CREANDO REGIONES DE COBRE A PARTIR DE LOS CONTORNOS DE FORMA DE PAD

Con cada contorno de la forma del pad de los componentes colocado y dimensionado con precisión, ahora están listos para ser convertidos de líneas y arcos en una capa mecánica a regiones sólidas en la capa de cobre superior. Para hacerlo, simplemente seleccione un contorno, luego haga que la capa de Cobre Superior sea la capa activa, y use la herramienta del Editor de Biblioteca de PCB Herramientas > Convertir > Crear Región a partir de Primitivas Seleccionadas para crear la región sólida real con la forma exacta del contorno de la forma del pad inicialmente seleccionado. Los bordes exteriores de la región sólida están determinados por el punto medio de los objetos de pista y arco de la forma cerrada. En consecuencia, las dimensiones de la región sólida coinciden con las del contorno de la forma del pad de captura esquemática original, como se ve en la Figura 2.

Figura 2. Conversión de contornos de forma de pad (izquierda) a regiones de cobre (derecha).

AÑADIENDO DESIGNACIÓN DE PAD, MÁSCARA DE SOLDADURA Y MÁSCARA DE PASTA

La curva inversa de cada pad ha sido definida al convertir rápidamente el contorno de cada forma de pad. Note que no es posible implementar tales curvas al colocar manualmente un objeto de región sólida desde el menú Colocar. En este punto, solo quedan un par de pasos para completar la huella. Sin embargo, el aspecto más crítico de implementar estas formas irregulares de pad ya ha sido abordado.

Para que cada región sólida funcione como un pad de componente real, se debe colocar un objeto pad directamente dentro de cada área sólida. En este ejemplo, se han colocado dos objetos pad rectangulares de 1.0mm por 0.75mm designados como 1 y 2 en las regiones superior y sólida inferior respectivamente (Figura 3). Estas regiones sólidas ahora tendrán función eléctrica como un archivo de pad de componente regular.

Figura 3. Huella completada incluyendo designaciones de pad, máscara de soldadura y máscara de pasta.

Finalmente, para lograr un despeje de máscara de soldadura así como máscara de pasta, las propiedades de ambas regiones sólidas deben ser modificadas. Esto se puede lograr fácilmente seleccionando ambas regiones sólidas y utilizando el PCB Layout LIB Inspector para cambiar tanto el Modo de Expansión de Máscara de Soldadura como el Modo de Expansión de Máscara de Pasta de Ninguno a Según Regla. Al igual que cualquier otro objeto pad, estas regiones sólidas modificadas ahora funcionan completamente como objetos pad desde un punto de vista eléctrico, de fabricación y de ensamblaje. La huella resultante para el componente SRR5028-101Y ahora está completa.

CONCLUSIÓN

Ocasionalmente, algunos componentes requerirán almohadillas de formas geométricamente complejas o irregulares según el diseño recomendado por el fabricante. Siempre recuerda que existe una solución fácil y eficiente para implementar rápidamente formas de almohadillas complejas. Al crear o importar un contorno preciso de la forma compleja de la almohadilla usando pistas y arcos, el resultado puede convertirse en un objeto de región sólida. Combinar cada región sólida única con un objeto de almohadilla designado apropiadamente permitirá que cada región entera funcione eléctricamente como una almohadilla real. Luego, los atributos de máscara de soldadura y pasta pueden establecerse fácilmente dentro de cada región para fines de fabricación y ensamblaje.