Implementazione di Forme Complesse per i Pad

Le piazzole dei componenti non sono sempre semplicemente di forma rotonda o rettangolare. Componenti analogici, ad alta potenza o RF spesso richiedono piazzole di forme geometricamente complesse o irregolari. Questo documento dettaglia una soluzione facile ed efficiente per quando un utente si trova di fronte alla necessità di implementare rapidamente forme di piazzole complesse che devono soddisfare i requisiti di layout del produttore senza risultare in violazioni delle DRC o errori di produzione.

INTRODUZIONE

La maggior parte dei tipi di pacchetti di componenti ha forme di piazzole rettangolari o rotonde consistenti e semplici. Creare footprint per tali pacchetti, sia manualmente che utilizzando un generatore automatico di footprint IPC, è un processo semplice. Tuttavia, occasionalmente i pacchetti dei componenti richiedono forme di piazzole complesse che possono comportare un significativo sforzo manuale oltre a tempo aggiuntivo speso per ottenere il risultato giusto.

Ad esempio, i componenti per l'illuminazione a LED possono richiedere pad per la dissipazione del calore di forma unica che includono molteplici curve inverse. Tali curve sono impossibili da implementare combinando più pad standard rotondi/rettangolari o posizionando manualmente riempimenti o regioni solide. Tuttavia, esiste un metodo spesso trascurato, per il quale, se il contorno della forma richiesta può essere posizionato (o importato) come una serie di tracce e archi che formano un contorno chiuso, allora il contorno stesso può essere facilmente convertito all'interno del PCB Library Editor in una regione solida dalla forma precisa che definisce il pad. Inoltre, la maschera di saldatura e di pasta può essere controllata automaticamente dalle regole DRC attraverso un'impostazione della proprietà dell'oggetto regione.

Per comprendere meglio questo metodo, l'intero processo può essere esplorato creando un footprint per un induttore di potenza SMD schermato della serie Bourns SRR5028 come descritto di seguito. Per iniziare, è possibile ottenere un datasheet per questo esempio dal sito web del produttore all'indirizzo http://www.bourns.com/docs/Product-Datasheets/SRR5028.pdf per il numero di parte SRR5028-101Y. Ogni dispositivo pad di questo dispositivo a due pin include una curva inversa con un raggio di 2,2 mm.

DEFINIZIONE DEI CONTORNI DELLA FORMA DEL PAD

Nella sezione del layout consigliato del datasheet della serie SRR5028, le dimensioni chiave dei fori dei pad dei componenti sono illustrate rispetto all'origine del componente. All'interno dell'Editor della Libreria PCB, sei linee e un arco sono posizionati su un layer meccanico per catturare queste dimensioni critiche di ogni pad rispetto all'origine del componente (vedi Figura 1). La dimensione precisa e il posizionamento di queste linee e archi sono poi verificati per essere esattamente in conformità con le dimensioni del produttore come mostrato nel datasheet. Impostare la griglia di aggancio a 0,05 mm all'interno dell'Editor della Libreria PCB assicura che le dimensioni del produttore possano essere replicate con precisione.

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Figura 1. Creazione di contorni meccanici (a destra) dal datasheet del produttore (a sinistra).

Ora che le dimensioni critiche dei pad dei componenti sono state posizionate e verificate, qualsiasi linea o segmento di arco superfluo può essere tagliato, ridimensionato o rimosso del tutto in modo che il risultato finale sia solo due contorni chiusi su un layer meccanico, dove ognuno rappresenta una forma di pad. In questo esempio, i contorni chiusi sono stati creati e verificati manualmente. In alternativa, è possibile importare contorni di forma di pad complessi dal formato DXF/DWG se tali dati esistono e sono più pratici da utilizzare.

CREAZIONE DI REGIONI DI RAME DAI CONTORNI DELLA FORMA DEI PAD

Con ogni contorno della forma del pad dei componenti posizionato e dimensionato con precisione, sono ora pronti per essere convertiti da linee e archi su un layer meccanico a regioni solide sul layer superiore di rame. Per fare ciò, basta selezionare un contorno, poi rendere il Top Copper il layer attivo, e usare il comando PCB Library Editor Tools > Convert > Create Region from Selected Primitives per creare la regione solida effettiva nella forma esatta del contorno della forma del pad inizialmente selezionato. I bordi esterni della regione solida sono determinati dal punto medio degli oggetti traccia e arco della forma chiusa. Di conseguenza, le dimensioni della regione solida corrispondono a quelle del contorno della forma del pad della cattura schematica originale, come mostrato in Figura 2.

Figura 2. Conversione dei contorni delle forme dei pad (a sinistra) in regioni di rame (a destra).

AGGIUNTA DELLA DESIGNAZIONE DEL PAD, DELLA MASCHERA DI SALDATURA E DELLA MASCHERA DI PASTA

La curva inversa di ogni pad è stata definita convertendo rapidamente il contorno di ogni forma del pad. Si noti che non è possibile implementare tali curve quando si posiziona manualmente un oggetto regione solida dal menu Posiziona. A questo punto, rimangono solo un paio di passaggi per completare l'impronta. Tuttavia, l'aspetto più critico dell'implementazione di queste forme irregolari dei pad è ora stato affrontato.

Perché ogni regione solida funzioni come un pad di componente effettivo, un oggetto pad deve essere posizionato direttamente all'interno di ogni area solida. In questo esempio, due oggetti pad rettangolari di dimensioni 1,0mm per 0,75mm designati come 1 e 2 sono stati posizionati rispettivamente sulle regioni superiore solida e inferiore solida (Figura 3). Queste regioni solide avranno ora una funzione elettrica come un normale file di pad di componente.

Figura 3. Impronta completata includendo designazioni dei pad, maschera di saldatura e maschera di pasta.

Infine, per ottenere una distanza di maschera di saldatura così come una maschera di pasta, le proprietà di entrambe le regioni solide devono essere modificate. Questo può essere facilmente realizzato selezionando entrambe le regioni solide e utilizzando l'Layout PCB LIB Inspector per cambiare sia la Modalità di Espansione della Maschera di Saldatura che la Modalità di Espansione della Maschera di Pasta da Nessuna a Da Regola. Proprio come qualsiasi altro oggetto pad, queste regioni solide modificate funzionano ora pienamente come oggetti pad da un punto di vista elettrico, di fabbricazione e di assemblaggio. L'impronta risultante per il componente SRR5028-101Y è ora completa.

CONCLUSIONE

Occasionalmente, alcuni componenti richiederanno pad di forme geometricamente complesse o irregolari, come da layout raccomandato dal produttore. Ricorda sempre che esiste una soluzione facile ed efficiente per implementare rapidamente forme di pad complesse. Creando o importando un contorno preciso della forma complessa del pad usando tracce e archi, il risultato può essere convertito in un oggetto regione solida. Combinando ogni regione solida unica con un oggetto pad opportunamente designato, si consentirà a ciascuna intera regione di funzionare elettricamente come un vero pad. Gli attributi della maschera di saldatura e della pasta possono poi essere facilmente impostati all'interno di ogni regione per scopi di fabbricazione e assemblaggio.