Empilement de pastilles personnalisé

La conception de PCB exige précision et adaptabilité. Des connexions thermiques aux formes des pastilles, chaque détail compte. Les pastilles ne sont plus de simples points ; elles nécessitent des solutions uniques et sur mesure. Altium Designer 24 vous permet de personnaliser les formes des pastilles, d'ajuster finement le soulagement thermique et de maîtriser les pastilles rectangulaires arrondies/chanfreinées pour répondre aux normes de fabrication, conquérir les espaces restreints et véritablement élever votre jeu de conception. Plongez plus profondément dans cette fonctionnalité améliorée dans notre nouveau manuel.

Introduction

Dans le monde rapide du développement technologique, il est de plus en plus important d'avoir des conceptions précises et adaptables pour les cartes de circuits imprimés (PCB). À mesure que les fréquences et la complexité des signaux augmentent, chaque aspect de la conception de PCB exige une attention particulière ; des connexions de soulagement thermique à la forme même des pastilles.

Les pastilles, par exemple, ne sont plus de simples points conducteurs. Elles se sont développées en différentes formes et conceptions compliquées, nécessitant souvent des solutions uniques spécialement conçues pour elles. De plus, l'interaction entre les pastilles et les versements de polygones — les connexions de soulagement thermique — a dépassé les règles standard pour exiger des traitements sur mesure.

Compte tenu de la complexité accrue des composants et de la nécessité de les placer dans des espaces plus restreints, nous devons penser différemment aux formes habituelles de pâte et de masques de soudure. La capacité à personnaliser librement ces formes permet aux concepteurs de répondre aux normes de fabrication strictes, aux empreintes des composants et d'équilibrer de manière optimale la soudabilité et la protection.

Avec les dernières additions à Altium Designer, ces éléments critiques de la conception de PCB reçoivent l'attention qu'ils méritent ; les formes de pads personnalisées, la personnalisation des reliefs thermiques, les pads rectangulaires arrondis et chanfreinés, ainsi que les formes de masques de pâte/soudure personnalisées sont désormais sous le contrôle direct du concepteur dans la section Pad Stack.

Avantages du Stack de Pads Personnalisés d'Altium Designer

• Moins de Solutions de Contournement En permettant l'implémentation directe des exigences des fiches techniques ou des processus dans la conception, les solutions provisoires ou les ajustements ultérieurs sont réduits. Par exemple, vous pouvez ajouter des masques de pâte directement aux composants traversants, éliminant des étapes de soudure supplémentaires.
• Ingénierie Plus Précise Les reliefs thermiques détaillés, les géométries de pads personnalisables et les dimensions précises des masques de soudure améliorent l'intégrité de la fabrication. Ces fonctionnalités peuvent aider à créer des assemblages de PCB plus fiables, ce qui est essentiel pour les applications à haute fréquence.
• Meilleure précision En offrant des formes de pastilles et de masques précises, les taux de réussite ou l'efficacité de production dans la fabrication de PCB peuvent être améliorés. Cela est particulièrement important lorsqu'on traite avec des empreintes de composants de petite taille—où même de légères incohérences peuvent entraîner un circuit défectueux.
• Flexibilité de conception Avec un contrôle détaillé sur les formes de pastilles et les connexions de décharge thermique, une plus large gamme de méthodes d'assemblage et de composants peut être utilisée. Vous pouvez accommoder des composants avec des empreintes uniques ou concevoir une carte qui supporte à la fois l'assemblage automatique SMT et à travers le trou, par exemple.
• Risque réduit de problèmes Maintenir le contrôle sur les spécifications peut aider à prévenir les problèmes de fabrication potentiels. Vous pouvez concevoir pour éviter des problèmes communs tels que le pontage de soudure, la formation de billes de soudure, ou le tombstoning.
• Standardisation améliorée En améliorant des caractéristiques importantes des PCB, nous établissons de nouvelles normes pour la précision et la qualité pendant la production. Avec ces améliorations, vous pouvez exécuter un meilleur alignement du masque de soudure. Par exemple, cela serait important pour les cartes à interconnexion haute densité (HDI).
• Compatibilité ajoutée Des formes et dimensions de pastilles personnalisables augmentent la compatibilité avec divers composants. Cela peut être utile lors de l'utilisation d'un mélange de composants standards et non-standards dans votre conception.
• Processus rationalisé Ces fonctionnalités simplifient le flux de travail de conception, réduisent les solutions de contournement et intègrent directement les exigences dans la phase de conception. Cette rationalisation peut être particulièrement précieuse dans les conceptions complexes à plusieurs couches.
• Efficacité des coûts En limitant le nombre de révisions et de modifications, les coûts de production peuvent être considérablement réduits. Par exemple, concevoir des composants traversants pour le soudage par refusion peut économiser sur les coûts de soudage manuel.
• Optimisation de l'espace Des formes et dimensions de pastilles personnalisées permettent une utilisation plus efficace de la surface disponible du PCB. Cela est bénéfique pour les conceptions à haute densité et les composants à petits pas, en particulier les Ball Grid Arrays (BGAs) utilisant des configurations via-in-pad.

Résumé des dernières fonctionnalités contenues dans Custom Pad Stack

Comme pour de nombreuses fonctionnalités dans Altium, le Custom Pad Stack fait partie d'un processus continu de développement et d'amélioration. Avec le temps, des fonctionnalités individuelles ont été progressivement ajoutées à Altium Designer. Maintenant, elles se combinent en un outil complet, le Custom Pad Stack. 

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Ci-dessous, une liste des dernières d'entre elles, disponibles à partir d'Altium designer 23.8. Nous allons voir ce qu'elles nous permettent de faire.

• Panneau de Configuration de Pads Optimisé : Toutes les couches et options sont désormais organisées dans un seul tableau compact, permettant une édition individualisée pour chaque couche ou option

• Formes Personnalisées Étendues : Les formes personnalisées peuvent être appliquées au-delà de la couche de cuivre, s'étendant aux couches de masque de pâte et de masque de soudure. Chaque couche peut être personnalisée individuellement.

• Formes Prédéfinies Avancées : Les concepteurs ont la possibilité de définir des constantes prédéfinies sur chaque couche indépendamment.

• Support de Décalage sur Chaque Couche : L'introduction de réglages de décalage pour les formes prédéfinies sur toutes les couches offre une autre couche de personnalisation.

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• Fenêtre Intégrée pour la Pâte : La capacité d'incorporer plusieurs formes dans un seul empilement de pads permet de créer une forme de fenêtre pour la pâte.

• Support de la Technologie Pin-in-Paste (PIP) : La fonctionnalité étend le support pour la couche de pâte sur les pads multicouches/à travers-trous.

• Connexions de Dégagement Thermique Ajustées Automatiquement : Le logiciel peut maintenant ajuster automatiquement le nombre de dégagements thermiques en fonction de la conception du pad.

• Édition manuelle des décharges thermiques : Avec un contrôle utilisateur amélioré, les concepteurs peuvent manuellement ajouter, modifier ou supprimer des points de connexion de décharge thermique sur les pastilles.

Cas d'utilisation de piles de pastilles personnalisées

Les piles de pastilles personnalisées ont le potentiel d'améliorer significativement le processus de conception et de fabrication des PCBs. Elles offrent une solution flexible pour les empreintes de composants uniques, les exigences de conception et les contraintes de fabrication. De plus, avoir un contrôle accru sur les paramètres de conception peut permettre une production de PCB plus efficace, économique et robuste. 

Les piles de pastilles personnalisées ont le potentiel d'améliorer significativement le processus de conception et de fabrication des PCBs. Elles offrent une solution flexible pour les empreintes de composants uniques, les exigences de conception et les contraintes de fabrication. De plus, avoir un contrôle accru sur les paramètres de conception peut permettre une production de PCB plus efficace, économique et robuste. 

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Exemple 1 :

En utilisant le QFN-24-4x4mm pour cet exemple, nous allons démontrer comment modifier la bibliothèque IPC standard pour atteindre les paramètres recommandés à la fois par le fabricant et le processus de production. Cela aidera à minimiser les problèmes tels que les imprécisions de soudure, la formation de billes de soudure, le mauvais alignement des composants et la distribution inappropriée de la chaleur

Paramètres d'entrée :

1. Les pastilles des broches doivent être arrondies d'un côté, avec le côté arrondi près du pad thermique.
2. Suppression des éclats de soudure inférieurs à 0,1 mm.
3. Le pad thermique de forme carrée est chanfreiné dans le coin supérieur gauche de 0,25 mm.
4. La pâte du pad thermique est réduite pour couvrir 60 % de la surface du pad et divisée en quatre sections, espacées de 0,2 mm les unes des autres.

I. Modification de la forme des pads des broches pour une forme arrondie d'un côté :

1. Dans l'empreinte IPC pré-créée, sélectionnez le pad où vous souhaitez éditer la couche de pâte puis, dans le panneau Propriétés, faites défiler jusqu'à la région Empilement de Pads .

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2. Dans la région Empilement de Pads, dans la ligne Couche Supérieure, sélectionnez Rectangle Arrondi dans le menu déroulant sous la colonne Forme.

3. Maintenant, dans la boîte Rayon de Coin , entrez les valeurs souhaitées pour l'arrondi—où 100 % représente un rayon égal au côté le plus court du pad lors de la sélection d'un seul coin ou de deux coins opposés, et la moitié du côté le plus court du pad lors de la sélection de deux coins adjacents.

Maintenant, dans la boîte Rayon de Coin, entrez les valeurs souhaitées pour l'arrondi—où 100 % représente un rayon égal au côté le plus court du pad lors de la sélection d'un seul coin ou de deux coins opposés, et la moitié du côté le plus court du pad lors de la sélection de deux coins adjacents.

II. Suppression des lamelles de soudure de moins de 0,1 mm :

REMARQUE : Dans ce cas, avec un espacement de 0,15 mm entre les pads des broches, il est nécessaire de remplir complètement les espaces entre le masque de soudure des pads des broches 

1. Sélectionnez tous les pads des broches et—dans la zone Empilement de Pads dans la ligne Masque de Soudure Supérieur , sélectionnez la Forme Personnalisée dans le menu déroulant sous la colonne Forme .

2. Ensuite, passez à la couche Masque de Soudure et ajoutez un remplissage ou une région en forme de carré pour éliminer les espaces entre les pads les plus proches dans l'un d'eux.

Commande : Clic Droit > Placer > Remplissage.

3. Ajustez la taille du remplissage ou de la région aux dimensions souhaitées.

4. Ensuite, sélectionnez l'élément ajouté avec le pad et fusionnez les deux ensemble.

Commande : Clic Droit > Actions de Pièce > Ajouter les Masques Personnalisés Sélectionnés au Pad

5. Répétez la même opération pour tous les autres pads de broches, sauf pour les plus externes de chaque rangée.

Notez que maintenant, le masque de soudure modifié n'est pas une zone de remplissage/région séparée superposée sur la couche de cuivre, mais une partie intégrée de la structure du pad.

III. Pad thermique de forme carrée avec un chanfrein dans le coin supérieur gauche de 0,25mm :

1. Sélectionnez le pad thermique et dans la région Empilement de Pads, puis, dans la ligne Couche Supérieure , sélectionnez le Rectangle Chanfreiné dans le menu déroulant sous la colonne Forme .

2. Développez la catégorie ▶ Couche Supérieure , et dans la boîte Rayon de Coin entrez les valeurs souhaitées pour le chanfreinage—où 100% représente un chanfrein égal au côté le plus court du pad lors de la sélection d'un seul coin ou de deux coins opposés, et la moitié du côté le plus court du pad lors de la sélection de deux coins adjacents.

Ensuite, après avoir coché l'option Sélectionner les coins, nous pouvons décocher les coins où nous ne voulons pas appliquer l'arrondi. Dans ce cas, nous ne gardons qu'un seul coin coché et entrons une valeur de 10% pour obtenir un chanfrein de 0,25mm.

IV. La pâte du pad thermique est réduite pour couvrir 60% de la surface du pad et divisée en quatre sections, espacées de 0,2mm l'une de l'autre :

1. Sélectionnez le pad thermique et dans la région Empilement de Pads, dans la ligne Pâte Supérieure dans la boîte Pourcentage %, définissez une valeur de -40% pour connaître la taille de la pâte équivalente à une couverture de 60%.

2. Maintenant, connaissant la valeur de marge de -0,317mm, vous pouvez créer quatre pads de la taille d'1/4 du grand pad et les espacer d'une valeur significative, qui dans ce cas sera de 0,2mm.

3. Maintenant, sélectionnez les pads de pâte et le pad thermique, et fusionnez-les ensemble. Commande : Clic Droit > Actions de Pièce > Ajouter les Masques Personnalisés Sélectionnés au Pad

Notez que désormais, la couche de pâte modifiée n'est pas une remplissage/région séparée superposée sur la couche de cuivre mais une partie intégrée de la structure du pad.

Exemple 2 :

La chaleur peut poser un gros problème lorsque vous concevez des cartes de circuits. Maintenant, Altium vous permet de personnaliser les paramètres de soulagement thermique pour mieux  contrôler la manière dont votre carte gère la chaleur. Voyons comment faire cela.

1. Après avoir sélectionné le pad, nous procédons à la fenêtre Empilement de Pads. Puis sur la couche de signal où nous voulons apporter des modifications, nous cochons la case Soulagement Thermique

2. Maintenant, après avoir cliqué sur le paramètre de Soulagement, nous pouvons ouvrir la fenêtre Modifier le Style de Connexion de Polygone.

3. En plus des options déjà connues telles que 2, 4 Conducteurs, un nouveau mode Auto a été ajouté, où un conducteur sera placé de chaque côté du pad/ via, en tenant compte de la distance minimale définie entre les conducteurs.

4. Une autre nouveauté est la possibilité de modifier manuellement les dégagements thermiques ; vous pouvez en ajouter de nouveaux, modifier ou supprimer les connexions sélectionnées. Pour ce faire, vous devez cliquer avec le bouton droit sur la pastille et choisir l'option Action de la pastille, puis sélectionner l'action que vous souhaitez effectuer. Après avoir sélectionné l'option appropriée, vous pouvez facilement apporter des modifications aux connexions.

Conclusions

Les Empilements de Pastilles Personnalisés dans Altium Designer offrent un degré de contrôle plus élevé dans la conception de PCB, permettant une approche sur mesure pour les empreintes de composants uniques et réduisant efficacement le besoin de solutions de contournement.

La capacité à définir indépendamment les formes de pâte et de masque de soudure améliore la production de PCB en réduisant les défauts et en assurant un alignement correct des composants. Cela résulte en des processus de production plus fiables et une performance améliorée des dispositifs, grâce à une soudure optimale et à une fonctionnalité et durabilité accrues du produit final.

Les nouvelles fonctionnalités introduites pour les dégagements thermiques offrent aux concepteurs une plus grande flexibilité et contrôle. Que ce soit pour ajouter, modifier ou supprimer des connexions spécifiques, ces options personnalisées facilitent la rencontre des exigences uniques de tout projet de conception de PCB. Dans l'ensemble, c'est un pas significatif vers un processus de conception plus personnalisé et efficace.

Avec le Сustom Pads Stack, les concepteurs disposent d'une plus grande liberté créative, leur permettant de non seulement répondre aux exigences des fiches techniques/processus, mais aussi de les dépasser. Ils pourraient concevoir des tolérances plus serrées ou des conceptions plus denses, améliorant ainsi la performance des PCB au-delà des normes traditionnelles, favorisant l'innovation dans la conception électronique.

Altium Designer continue de se développer, avec le développement du custom pads stack soulignant son engagement à fournir aux utilisateurs des outils avancés et précis pour la conception électronique. Cela renforce sa position en tant que logiciel de choix pour les professionnels de l'industrie électronique.