Pila di pad personalizzata

Il design dei PCB richiede precisione e adattabilità. Dalle connessioni termiche alle forme dei pad, ogni dettaglio è importante. I pad non sono più semplici punti; richiedono soluzioni uniche e su misura. Altium Designer 24 ti consente di personalizzare le forme dei pad, di regolare finemente il sollievo termico e di padroneggiare i pad rettangolari arrotondati/sfaccettati per soddisfare gli standard di produzione, superare gli spazi ristretti e elevare davvero il tuo gioco di progettazione. Scopri di più su questa funzionalità migliorata nel nostro nuovo manuale.

Introduzione

Nel mondo della tecnologia in rapido sviluppo, è sempre più importante avere progetti precisi e adattabili per i circuiti stampati (PCB). Con l'aumentare delle frequenze e delle complessità dei segnali, ogni aspetto del design dei PCB richiede un'attenzione particolare; dalle connessioni di sollievo termico alla forma stessa dei pad.

I pad, ad esempio, non sono più semplici punti conduttivi. Si sono sviluppati in diverse forme e disegni complicati, spesso necessitando di soluzioni uniche create appositamente per loro. Inoltre, l'interazione tra i pad e i riempimenti poligonali—le connessioni di sollievo termico—ha superato le regole standard per richiedere trattamenti su misura.

Considerando la maggiore complessità dei componenti e la necessità di posizionarli in spazi più ristretti, dobbiamo pensare in modo diverso alle forme usuali della pasta e delle maschere di saldatura. La capacità di personalizzare liberamente queste forme consente ai progettisti di soddisfare rigorosi standard di produzione, impronte dei componenti e di bilanciare ottimamente saldabilità e protezione.

Con le ultime aggiunte a Altium Designer, questi elementi critici del design PCB ricevono l'attenzione che meritano; forme personalizzate dei pad, personalizzazione del sollievo termico, pad rettangolari arrotondati e smussati, così come forme personalizzate di pasta/saldatura ora rientrano direttamente nel controllo del progettista nella sezione Pad Stack.

Vantaggi del Custom Pads Stack di Altium Designer

• Meno Soluzioni Provvisorie Consentendo l'implementazione diretta dei requisiti dei datasheet o del processo nel design, si riducono le soluzioni di fortuna o gli aggiustamenti successivi. Ad esempio, è possibile aggiungere maschere di pasta direttamente ai componenti passanti, eliminando passaggi di saldatura extra.
• Maggior Precisione Ingegneristica Sollievi termici dettagliati, geometrie dei pad personalizzabili e dimensioni precise delle maschere di saldatura elevano l'integrità della fabbricazione. Queste caratteristiche possono aiutare a creare assemblaggi PCB più affidabili, il che è essenziale per applicazioni ad alta frequenza.
• Maggiore Precisione Offrendo forme precise di pad e maschera, si possono migliorare i tassi di successo o l'efficienza produttiva nella fabbricazione dei PCB. Questo è particolarmente importante quando si trattano impronte di componenti piccoli—dove anche piccole incongruenze possono risultare in una scheda difettosa.
• Flessibilità di Progettazione Con un controllo dettagliato sulle forme dei pad e sulle connessioni di alleggerimento termico, si può utilizzare una gamma più ampia di metodi di assemblaggio e componenti. È possibile alloggiare componenti con impronte uniche o progettare una scheda che supporti sia l'assemblaggio automatico SMT che quello through-hole, ad esempio.
• Riduzione del Rischio di Problemi Mantenendo il controllo sulle specifiche si possono prevenire potenziali problemi di fabbricazione. È possibile progettare per evitare problemi comuni come il ponticellamento della saldatura, la formazione di palline di saldatura o il tombstoning.
• Miglioramento della Standardizzazione Migliorando caratteristiche importanti dei PCB, stabiliamo nuovi standard per la precisione e la qualità durante la produzione. Con questi miglioramenti, è possibile eseguire un migliore allineamento della maschera di saldatura. Ad esempio, questo sarebbe importante per le schede di interconnessione ad alta densità (HDI).
• Compatibilità Aggiunta Forme e dimensioni dei pad personalizzabili aumentano la compatibilità con vari componenti. Questo può essere utile quando si utilizza un mix di componenti standard e non standard nel proprio design.
• Processo Semplificato Queste funzionalità semplificano il flusso di lavoro di progettazione, riducono le soluzioni alternative e incorporano direttamente i requisiti nella fase di progettazione. Questa semplificazione può essere particolarmente preziosa nei disegni multi-strato complessi.
• Efficienza dei Costi Limitando il numero di revisioni e modifiche, i costi di produzione possono essere significativamente ridotti. Ad esempio, progettare componenti throughhole per la saldatura reflow può risparmiare sui costi di saldatura manuale.
• Ottimizzazione dello Spazio Forme e dimensioni personalizzate dei pad supportano un uso più efficiente dell'area superficiale disponibile del PCB. Questo è vantaggioso per i disegni ad alta densità e i componenti con piccoli passi, specialmente gli Array a Griglia di Sfere (BGAs) che utilizzano configurazioni via-in-pad.

Riassunto delle ultime funzionalità contenute nel Custom Pad Stack

Come molte funzionalità in Altium, il Custom Pad Stack fa parte di un processo continuo di sviluppo e miglioramento. Nel tempo, singole funzionalità sono state progressivamente aggiunte ad Altium Designer. Ora si stanno combinando in uno strumento completo, il Custom Pad Stack. 

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Di seguito è riportato un elenco delle ultime tra queste, disponibili da Altium designer 23.8. Diamo un'occhiata a cosa ci permettono di fare.

• Pannello Ottimizzato per Impilamento Pad: Tutti i livelli e le opzioni sono ora organizzati in un'unica tabella compatta, consentendo la modifica individualizzata per ogni livello o opzione

• Forme Personalizzate Estese: Le forme personalizzate possono essere applicate non solo al livello di rame, ma estese ai livelli di maschera di pasta e maschera di saldatura. Ogni livello può essere personalizzato individualmente.

• Forme Predefinite Avanzate: Ai progettisti viene data l'opzione di impostare costanti predefinite su ogni livello in modo indipendente.

• Supporto Offset su Ogni Livello: L'introduzione di regolazioni dell'offset per forme predefinite su tutti i livelli fornisce un ulteriore livello di personalizzazione.

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• Finestra Integrata per la Pasta: La capacità di incorporare più forme in un unico impilamento pad consente la creazione di una forma a finestra per la pasta.

• Supporto Tecnologia Pin-in-Paste (PIP): La funzionalità estende il supporto per il livello di pasta su pad multistrato/attraverso foro.

• Connessioni di Alleggerimento Termico Auto-Regolate: Il software può ora auto-regolare il numero di alleggerimenti termici in linea con il design del pad.

• Modifica manuale dei collegamenti di alleggerimento termico: Con un controllo utente migliorato, i progettisti possono aggiungere, modificare o eliminare manualmente i punti di collegamento di alleggerimento termico sui pad.

Caso d'uso di stack di pad personalizzati

Gli stack di pad personalizzati hanno il potenziale per migliorare significativamente il processo di progettazione e produzione delle PCB. Offrono una soluzione flessibile per impronte di componenti uniche, requisiti di progettazione e vincoli di produzione. Inoltre, avere un controllo maggiore sui parametri di progettazione può consentire una produzione di PCB più efficiente, economica e robusta. 

Gli stack di pad personalizzati hanno il potenziale per migliorare significativamente il processo di progettazione e produzione delle PCB. Offrono una soluzione flessibile per impronte di componenti uniche, requisiti di progettazione e vincoli di produzione. Inoltre, avere un controllo maggiore sui parametri di progettazione può consentire una produzione di PCB più efficiente, economica e robusta. 

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Esempio 1:

Utilizzando il QFN-24-4x4mm per questo esempio, dimostreremo come modificare la libreria IPC standard per raggiungere i parametri raccomandati sia del produttore che del processo produttivo. Ciò aiuterà a minimizzare problemi come imprecisioni nella saldatura, formazione di palline di saldatura, disallineamento dei componenti e distribuzione del calore inadeguata

Parametri di input:

1. I pad dei pin dovrebbero essere arrotondati su un lato, con il lato arrotondato vicino al pad termico.
2. Rimossi frammenti di saldatura più piccoli di 0,1mm.
3. Il pad termico in forma quadrata smussato nell'angolo superiore sinistro di 0,25mm.
4. La pasta del pad termico è ridotta a coprire il 60% della superficie del pad ed è divisa in quattro sezioni, distanziate tra loro di 0,2mm.

I. Modifica della forma dei pad dei pin a forma rotonda su un lato:

1. Nel footprint IPC pre-creato, seleziona il pad dove vuoi modificare il layer della pasta e poi, nel pannello Proprietà, scorri fino alla regione Pad Stack.

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2. Nella regione Pad Stack, nella riga Strato Superiore, seleziona Rettangolo Arrotondato dal menu a tendina sotto la colonna Forma.

3. Ora, nel box Raggio dell'Angolo, inserisci i valori desiderati per l'arrotondamento—dove il 100% rappresenta un raggio uguale al lato più corto del pad quando si seleziona un angolo singolo o due angoli opposti, e la metà del lato più corto del pad quando si selezionano due angoli adiacenti.

Ora, nella casella Raggio d'Angolo, inserisci i valori desiderati per l'arrotondamento—dove il 100% rappresenta un raggio uguale al lato più corto del pad quando si seleziona un singolo angolo o due angoli opposti, e la metà del lato più corto del pad quando si selezionano due angoli adiacenti.

II. Rimozione di schegge di saldatura più piccole di 0,1mm:

NOTA: In questo caso, con uno spazio di 0,15mm tra i pad dei pin, è necessario riempire completamente gli spazi tra la maschera di saldatura dei pad dei pin 

1. Seleziona tutti i pad dei pin e—nella regione dello Stack del Pad —nella riga della Maschera di Saldatura Superiore , seleziona la Forma Personalizzata dall'elenco a discesa sotto la colonna Forma .

2. Poi, passa al strato della Maschera di Saldatura e aggiungi un riempimento o una regione a forma quadrata per eliminare gli spazi tra i pad più vicini in uno di essi.

Comando: Tasto Destro > Posiziona > Riempimento.

3. Regola la dimensione del riempimento o della regione alle dimensioni desiderate.

4. Successivamente, seleziona l'elemento aggiunto insieme al pad e unisci entrambi.

Comando: Tasto Destro > Azioni Parte > Aggiungi Maschere Personalizzate Selezionate al Pad

5. Ripeti lo stesso processo per tutti gli altri pad dei pin eccetto quelli più esterni in ogni fila.

Nota che ora, la maschera di saldatura modificata non è più una riempitura/regione separata sovrapposta allo strato di rame ma una parte integrata della struttura del pad.

III. Pad termico in forma quadrata smussata nell'angolo in alto a sinistra di 0,25mm:

1. Seleziona il pad termico e nella regione dello Stack di Pad, poi, nella riga del Strato Superiore , seleziona il Rettangolo Smussato dal menu a tendina sotto la colonna Forma .

2. Espandi la categoria ▶ Strato Superiore , e nella casella Raggio dell'Angolo inserisci i valori desiderati per lo smusso—dove il 100% rappresenta uno smusso uguale al lato più corto del pad quando si seleziona un singolo angolo o due angoli opposti, e la metà del lato più corto del pad quando si selezionano due angoli adiacenti.

Quindi, dopo aver selezionato l'opzione Seleziona Angoli, possiamo deselezionare gli angoli dove non vogliamo applicare l'arrotondamento. In questo caso, manteniamo selezionato solo un angolo e inseriamo un valore del 10% per ottenere una smussatura di 0,25mm.

IV. La pasta del pad termico è ridotta a coprire il 60% della superficie del pad e divisa in quattro sezioni, distanziate tra loro di 0,2mm:

1. Seleziona il pad termico e nella regione Pad Stack, nella riga Top Paste nella casella Percentuale %, imposta un valore di -40% per conoscere la dimensione della pasta pari a una copertura del 60%.

2. Ora, conoscendo il valore del margine di -0,317mm, puoi creare quattro pad di dimensioni pari a 1/4 del pad grande e spaziarli di un valore significativo, che in questo caso sarà di 0,2mm.

3. Ora, seleziona i pad di pasta e il pad termico, e uniscili insieme. Comando: Tasto Destro del Mouse > Azioni Parte > Aggiungi Maschere Personalizzate Selezionate al Pad

Nota che ora, il strato di pasta modificato non è più un riempimento/regione separato sovrapposto allo strato di rame ma una parte integrante della struttura del pad.

Esempio 2:

Il calore può essere un grosso problema quando si progettano schede elettroniche. Ora, Altium ti permette di personalizzare le impostazioni di alleggerimento termico per controllare meglio come la tua scheda gestisce il calore. Vediamo come fare.

1. Dopo aver selezionato il pad, procediamo alla finestra Pad Stack. Poi, sullo strato di segnale dove vogliamo apportare modifiche, selezioniamo la casella Thermal Relief

2. Ora, dopo aver cliccato sulla impostazione Relief, possiamo aprire la finestra Modifica Stile di Connessione Poligono.

3. Oltre alle opzioni già note come 2, 4 Conduttori, è stata aggiunta una nuova modalità Auto, dove un conduttore verrà posizionato su ogni lato del pad/via, tenendo conto della distanza minima impostata tra i conduttori.

4. Un'altra aggiunta è la possibilità di modificare manualmente i rilievi termici; puoi aggiungerne di nuovi, modificarli o eliminare le connessioni selezionate. Per fare ciò, è necessario fare clic con il tasto destro sul pad e scegliere l'opzione Azione Pad, quindi selezionare l'azione che si desidera eseguire. Dopo aver selezionato l'opzione adatta, è possibile apportare facilmente modifiche alle connessioni.

Conclusioni

I Custom Pads Stack in Altium Designer offrono un grado maggiore di controllo nella progettazione di PCB, consentendo un approccio su misura per footprint di componenti unici e riducendo efficacemente la necessità di soluzioni alternative.

La capacità di definire indipendentemente le forme della pasta e della maschera di saldatura migliora la produzione di PCB riducendo i difetti e garantendo un corretto allineamento dei componenti. Ciò si traduce in processi di produzione più affidabili e in un miglioramento delle prestazioni del dispositivo, grazie a una saldatura ottimale e a una maggiore funzionalità e durata del prodotto finale.

Le nuove funzionalità introdotte per i rilievi termici offrono ai progettisti una maggiore flessibilità e controllo. Che si tratti di aggiungere, modificare o eliminare connessioni specifiche, queste opzioni personalizzate rendono più facile soddisfare i requisiti unici di qualsiasi progetto di design PCB. Nel complesso, rappresenta un passo significativo verso un processo di progettazione più personalizzato ed efficiente.

Con Сustom Pads Stack, i progettisti hanno una maggiore libertà creativa, consentendo loro di non solo soddisfare, ma superare i requisiti dei datasheet/processi. Potrebbero ideare tolleranze più strette o progetti più densi, migliorando così le prestazioni del PCB oltre gli standard tradizionali, promuovendo l'innovazione nel design elettronico.

Altium Designer continua a crescere, con lo sviluppo di custom pads stack che sottolinea il suo impegno nell'empowerment degli utenti con strumenti avanzati e basati sulla precisione per il design elettronico. Questo rafforza la sua posizione come scelta software leader per i professionisti nel settore dell'elettronica.