Distanza tra Serigrafia e Maschera di Saldatura: La Regola di Progettazione PCB che Devi Aggiungere

Sono rimasto impressionato dal fatto che, appena estratto dalla confezione, il controllo delle regole di progettazione standard (DRC) nella mia copia di Altium 20 coprisse praticamente tutte le basi su come realizzare un circuito stampato (PCB) "standard". Altium Designer predefinisce le regole a "10 mil", il che significa che la spaziatura standard e la larghezza delle piste di rame è di 10 mils. Inoltre, la maggior parte delle altre spaziature è predefinita a 10 mils. Questo include la spaziatura da pista a pista, da pad a piste, da fori passanti ad altri pad o vie, e praticamente qualsiasi altra cosa si possa immaginare. Le eccezioni sono la distanza tra la serigrafia e la maschera di saldatura e l'espansione della maschera di saldatura intorno ai pad, entrambe predefinite a 4 mils.

Iniziare un nuovo progetto significa selezionare le regole di progettazione del PCB che contano per i vostri circuiti stampati. Questo insieme di regole è supportato dalle aziende di fabbricazione dei PCB e aiuta gli ingegneri a progettare un circuito stampato funzionale. Esistono eccezioni alle regole predefinite di 10 mil, specialmente man mano che la densità e la complessità aumentano. Ad esempio, possono esistere insiemi di regole di progettazione completamente diversi in regioni come l'area sotto un Circuito Integrato (IC) con un footprint a Griglia di Sfere (BGA).

Man mano che la densità aumenta e/o il tasso di variazione del segnale aumenta, non è raro che queste regole siano elencate in altre unità e livelli di complessità.

Le regole di progettazione PCB dovrebbero corrispondere alle capacità di fabbricazione

Tendo a progettare seguendo le “regole dei 6 mil”, poiché realizzo rapidi piccoli progetti attraverso fabbricatori di PCB utilizzando procedure di ordinazione online. Quando imposto un nuovo PCB, deciderò l'intervallo di fabbriche PCB che voglio utilizzare, così come una stima del budget per la fabbricazione del PCB.

Una volta deciso il set di regole e il tipo di fabbrica, è necessario esaminare le capacità di fabbricazione e tradurle in regole o politiche che Altium Designer possa comprendere. Spesso creo set di regole specifici per il fornitore in aggiunta a set di regole generiche “x mil rule” che rappresentano le capacità di quel fornitore praticamente linea per linea, dato per dato.

Man mano che le cose diventano più complicate, rispondiamo adattando i set di regole e i compromessi nella fabbricazione che rappresentano. Comprendere il processo di fabbricazione è utile in queste istanze. Ad esempio, il centro della scheda può avere la migliore registrazione tra foratura e rame dove le regole possono essere più flessibili. Per vederla in un altro modo, nei casi in cui le regole devono essere piegate e le capacità di fabbricazione spinte al limite, è meglio aumentare statisticamente le possibilità di successo dove possibile.

Oltre alle tipiche distanze tra conduttori definite come regole di progettazione predefinite o negli standard IPC, ci sono altre distanze che dovrebbero essere considerate quando si necessita di aumentare la densità senza creare difetti di assemblaggio. Queste distanze coinvolgono la maschera di saldatura (o "solder resist") e la serigrafia, che molti progettisti semplicemente assumono utilizzando i valori predefiniti. Invece, impostate alcuni valori personalizzati per assicurarvi che Altium Designer non attivi errori non necessari.

Maschera di Saldatura Sottile

Se mai lavori con progetti di altissima densità e inizi a notare che le distanze tra i pad diventano molto strette, ha senso definire aree in cui il residuo di maschera di saldatura tra i pad può semplicemente essere eliminato. Se hai definito un'espansione della resistenza di saldatura attorno ai pad sui tuoi componenti, il residuo di maschera di saldatura tra i pad verrà già rimosso se le aperture della maschera si sovrappongono. Questo ti aiuta a rimuovere automaticamente i residui di maschera di saldatura che potrebbero essere troppo piccoli per essere fabbricati in modo affidabile.

Questa regola ti offre un modo semplice per gestire i residui di maschera di stop alla saldatura tra classi di pad specifiche, reti specifiche e persino footprint specifici. Come esempio, nell'immagine sopra, ho impostato un vincolo sulla minima distanza di maschera di saldatura tra i footprint 1206 e tutti i pad. Potresti applicare regole individuali su strati diversi, tra diverse classi di pad e molto altro.

Espansione della Maschera di Saldatura

Un altro esempio di come piegare le regole è diminuire l'espansione della maschera di saldatura attorno a pin e pad ad alta densità in modo che ci sia abbastanza maschera di saldatura tra i pin/pad per agire come una diga di saldatura e prevenire ponti di saldatura durante l'assemblaggio. Questo è chiaramente un compromesso, poiché ora c'è meno spazio per la mancata registrazione della resistenza di saldatura, il che può influenzare la saldabilità o la probabilità di un ponte di saldatura.

L'espansione della maschera di stop stagno per un pad su un componente può essere definita durante la creazione dell'impronta PCB e delle librerie. Tuttavia, è possibile anche impostare la maschera di stop stagno affinché segua le regole di progettazione del PCB; il valore impostato verrà automaticamente applicato ai tuoi componenti. L'immagine sottostante mostra l'espansione della maschera di stop stagno applicata a ogni conduttore esposto che non sia un via su entrambi gli strati. Potresti certamente applicare regole diverse sui strati superiore e inferiore.

È importante notare che, se desideri impostare un'apertura specifica della maschera di resistenza per un componente specifico, è più semplice farlo nell'impronta PCB. Puoi applicare ciò a un pad specifico su un componente, se desiderato. Potresti anche impostare la regola per una specifica rete, che applicherebbe il valore di espansione della maschera di stop stagno al pad su quella rete.

Distanza tra Serigrafia e Maschera di Stop Stagno

Ci sono alcune cose di cui, in un certo senso, non dobbiamo preoccuparci. Se la serigrafia coincide con il rame a vista, di solito l'overlap non verrà stampato (dipende dalla fabbrica); le mie fabbriche tendono a lasciare il rame a vista. Il risultato di solito non danneggia la funzione elettrica della scheda, ma il testo "serigrafato" può essere difficile o impossibile da leggere.

Per aiutarti ulteriormente ad aumentare la densità nei tuoi progetti e facilitare l'assemblaggio, puoi anche modificare la regola di distanza tra serigrafia e maschera di saldatura. L'immagine sottostante mostra come puoi definire le distanze tra serigrafia e maschera di stop alla saldatura nell'Editor delle Regole e dei Vincoli del PCB. Seleziona semplicemente "Check Clearance To Exposed Copper" per definire una distanza minima dagli elementi di rame esposti come i pad. Per definire una distanza dal bordo dell'apertura della maschera di saldatura, seleziona "Check Clearance To Solder Mask Openings" e imposta il valore di distanza desiderato.

Nell'immagine sopra, la distanza tra serigrafia e maschera di saldatura è definita come 2 mil per il layer Top Overlay; crea semplicemente una seconda regola di progettazione del PCB per la distanza tra serigrafia e resistenza alla saldatura se vuoi aggiungere la regola al Bottom Overlay. Nota che ciò è definito solo per i pad (come indicato nella query IsPad), ma potremmo anche applicare la regola a una classe di pad, a una classe di pad e layer simultaneamente, o a tutti gli oggetti. Questo ti dà la possibilità di bilanciare quali distanze serigrafia-oggetto puoi accettare nel tuo progetto. Il risultato finale è che Altium Designer genererà un elenco di ogni istanza in cui il testo si sovrappone al rame nudo sui pad dei componenti.

Ora se solo qualcuno inventasse una funzione automatizzata per spostare il testo serigrafato dai pad esposti e dai via su tutta la scheda. >:/

Quando hai bisogno di progettare schede di circuito complesse con un set completo di strumenti di progettazione PCB, prova Altium Designer®. Puoi applicare regole di progettazione PCB personalizzate e standard per la tua prossima scheda di circuito, inclusa la distanza tra serigrafia e maschera di saldatura e altre importanti regole di fabbricazione. Vuoi scoprire di più su come Altium può aiutarti con il tuo prossimo progetto PCB? Parla con un esperto di Altium e scopri di più su come prendere decisioni di progettazione con facilità e sicurezza.