Espacement entre la sérigraphie et le masque de soudure : La règle de conception PCB que vous devez ajouter

J'ai été impressionné de constater que, dès le départ, les vérifications des règles de conception par défaut (DRC) dans ma copie d'Altium 20 couvraient à peu près toutes les bases sur la manière de réaliser un circuit imprimé (PCB) "standard". Altium Designer utilise par défaut des règles de "10 mils", ce qui signifie que l'espacement standard et la largeur des pistes de cuivre sont de 10 mils. De plus, la plupart des autres espacements sont également par défaut de 10 mils. Cela inclut la piste à piste, les pads aux pistes, les trous traversants aux autres pads ou vias, et à peu près tout ce que vous pouvez imaginer. Les exceptions sont la clearance entre le silkscreen et le masque de soudure et l'expansion du masque de soudure autour des pads, tous deux par défaut à 4 mils.

Commencer un nouveau design signifie sélectionner les règles de conception de PCB qui comptent pour vos cartes de circuit. Cet ensemble de règles est soutenu par les entreprises de fabrication de PCB et elles aident les ingénieurs à concevoir une carte de circuit fonctionnelle. Des exceptions aux règles par défaut de 10 mils existent, surtout à mesure que la densité et la complexité augmentent. Par exemple, des ensembles de règles de conception entièrement différents peuvent exister dans des régions telles que la zone sous un Circuit Intégré (IC) avec un empreinte de Ball Grid Array (BGA).

À mesure que la densité augmente et/ou que le taux de transition des signaux augmente, il n'est pas rare que ces règles soient énumérées dans d'autres unités et niveaux de complexité.

Les règles de conception de PCB doivent correspondre aux capacités de fabrication

Je tends à concevoir pour des "règles de 6 mil", car je réalise rapidement de petits designs via des procédures de commande en ligne auprès de fabricants de PCB. Lors de la configuration pour un nouveau PCB, je déciderai de la gamme de fabs de PCB que je souhaite utiliser, ainsi que d'une estimation du budget de fabrication du PCB.

Une fois l'ensemble de règles et le type de maison de fabrication décidés, les capacités de fabrication doivent être examinées et traduites en règles ou politiques qu'Altium Designer peut comprendre. Souvent, je créerai des ensembles de règles spécifiques à un fournisseur en plus des ensembles de règles génériques de "règles de x mil" qui représentent les capacités de ce fournisseur assez précisément, ligne par ligne, statistique par statistique.

À mesure que les choses se compliquent, nous répondons en adaptant les jeux de règles et les compromis de fabrication qu'ils représentent. Comprendre le processus de fabrication est utile dans ces cas. Par exemple, le centre de la carte peut avoir la meilleure précision de perçage par rapport au cuivre où les règles peuvent être davantage assouplies. Pour le dire autrement, dans les cas où il est nécessaire de flexibiliser les règles et de pousser les capacités de fabrication, il est préférable d'augmenter statistiquement les chances de succès autant que possible.

Outre les espacements typiques entre conducteurs définis comme règles de conception par défaut ou dans les normes IPC, d'autres espacements doivent être pris en compte lorsque la densité doit être augmentée sans créer de défauts d'assemblage. Ces espacements concernent votre masque de soudure (ou "résist de soudure") et l'écran de soie, que de nombreux concepteurs se contentent d'utiliser avec les valeurs par défaut. Au lieu de cela, configurez des valeurs personnalisées pour garantir qu'Altium Designer ne déclenchera pas d'erreurs inutiles.

Masque de Soudure Étroit

Si vous travaillez sur des conceptions de très haute densité et que vous commencez à constater que les espacements des pads deviennent très serrés, il est judicieux de définir des zones où le reste de la pellicule de masque de soudure entre les pads peut simplement être éliminé. Si vous avez défini une expansion du masque de soudure autour des pads sur vos composants, le reste du masque de soudure entre les pads sera déjà supprimé si les ouvertures du masque se chevauchent. Cela vous aide à supprimer automatiquement les restes de pellicules de masque de soudure qui peuvent être trop petits pour être fabriqués de manière fiable.

Cette règle vous offre un moyen simple de gérer les pellicules de masque d'arrêt de soudure entre des classes de pads spécifiques, des réseaux spécifiques, et même des empreintes spécifiques. Par exemple, dans l'image ci-dessus, j'ai défini une contrainte sur la pellicule de masque de soudure minimale entre les empreintes 1206 et tous les pads. Vous pourriez appliquer des règles individuelles sur différentes couches, entre différentes classes de pads, et bien plus encore.

Expansion du Masque de Soudure

Un autre exemple de flexibilité des règles est de diminuer l'expansion du masque de soudure autour des pins et des pads de haute densité de sorte qu'il reste suffisamment de masque de soudure entre les pins/pads pour agir comme un barrage de soudure et prévenir les ponts de soudure lors de l'assemblage. C'est clairement un compromis, car il y a maintenant moins de place pour le mauvais alignement du masque de soudure, ce qui peut affecter la soudabilité, ou la probabilité d'un pont de soudure.

L'expansion du masque de soudure pour une pastille sur un composant peut être définie lors de la création de l'empreinte PCB et des bibliothèques. Cependant, vous pouvez également configurer le masque de soudure pour qu'il suive les règles de conception du PCB ; la valeur que vous définissez sera automatiquement appliquée à vos composants. L'image ci-dessous montre l'expansion du masque de soudure appliquée à chaque conducteur exposé qui n'est pas une via sur les deux couches. Vous pourriez certainement appliquer des règles différentes sur les couches supérieure et inférieure.

Notez juste que, si vous souhaitez définir une ouverture de résist de soudure spécifique pour un composant spécifique, il est plus facile de le faire dans l'empreinte PCB. Vous pouvez appliquer cela à une pastille spécifique sur un composant si désiré. Vous pourriez également définir la règle pour un net spécifique, ce qui appliquerait la valeur d'expansion du masque de soudure à la pastille sur ce net.

Espacement entre le Silkscreen et le Masque de Soudure

Certaines choses ne nous préoccupent pas, en quelque sorte. Si le silkscreen coïncide avec du cuivre nu, le chevauchement ne sera généralement pas imprimé (cela dépend de l'usine de fabrication); mes usines de fabrication ont tendance à laisser le cuivre nu. Le résultat ne nuit généralement pas à la fonction électrique de la carte, mais le texte « sérigraphié » peut être difficile ou impossible à lire.

Pour vous aider davantage à augmenter la densité dans vos conceptions et à faciliter l'assemblage, vous pouvez également modifier la règle de dégagement entre le silkscreen et le masque de soudure. L'image ci-dessous montre comment vous pouvez définir les dégagements entre le silkscreen et le masque d'arrêt de soudure dans l'éditeur de règles et de contraintes PCB. Sélectionnez simplement "Check Clearance To Exposed Copper" pour définir un dégagement minimum par rapport aux éléments de cuivre exposés comme les pads. Pour définir un dégagement par rapport au bord de l'ouverture du masque de soudure, sélectionnez "Check Clearance To Solder Mask Openings" et définissez la valeur de dégagement souhaitée.

Dans l'image ci-dessus, le dégagement entre le silkscreen et le masque de soudure est défini à 2 mil pour la couche Top Overlay ; créez simplement une seconde règle de conception PCB pour le dégagement entre le silkscreen et le masque de soudure si vous souhaitez ajouter la règle à la couche Bottom Overlay. Notez que cela est uniquement défini pour les pads (comme indiqué dans la requête IsPad), mais nous pourrions également appliquer la règle à une classe de pads, à une classe de pads et une couche simultanément, ou à tous les objets. Cela vous donne la capacité d'équilibrer quels dégagements entre le silkscreen et l'objet vous pouvez accepter dans votre conception. Le résultat final est qu'Altium Designer générera une liste de chaque instance dans laquelle le texte chevauche le cuivre nu sur les pads des composants.

Si seulement quelqu'un pouvait inventer une fonction automatisée pour déplacer le texte sérigraphié des pads exposés et des vias sur toute la carte. >:/

Lorsque vous avez besoin de concevoir des cartes de circuits complexes avec un ensemble complet d'outils de conception de PCB, essayez Altium Designer®. Vous pouvez appliquer des règles de conception de PCB personnalisées et standard pour votre prochaine carte de circuit, y compris la distance entre la sérigraphie et le masque de soudure ainsi que d'autres règles de fabrication importantes. Voulez-vous en savoir plus sur la manière dont Altium peut vous aider avec votre prochaine conception de PCB? Parlez à un expert chez Altium et découvrez comment prendre des décisions de conception avec aisance et confiance.