Najlepsze metody obliczania rozmiaru padów SMD w projektowaniu PCB

Komponenty SMD wymagają precyzyjnie dobranych rozmiarów padów do lutowania podczas montażu. Projektanci PCB nadal muszą tworzyć wiele z ich obrysów (footprints) korzystając z informacji z kart katalogowych wraz z ogólnymi wzorami na rozmiar padów i lądowisk. Projektant jest odpowiedzialny za zapewnienie, że rozmiary padów są poprawne, poprzez ich obliczanie i porównywanie z danymi obrysu, przeglądanie kart katalogowych, lub poprzez zapamiętywanie standardów rozmiarów padów SMD. Jeśli masz komponent i nie masz dostępu do obrysu, i decydujesz się zbudować obrys samodzielnie, jakie zasoby są dostępne, aby upewnić się, że masz poprawny rozmiar pada?

Obliczanie rozmiarów padów SMD

Istnieje kilka sposobów podejścia do określania rozmiaru padów dla komponentów SMD. Dokładne określenie rozmiaru pada będzie również zależało od typu komponentu i stylu montażu. Na przykład, BGA mają inne wymagania dotyczące rozmiaru pada niż opakowania bezwyprowadzeniowe (takie jak QFN) i opakowania z wyprowadzeniami (takie jak SOIC czy gullwing). Jako ogólna zasada, pady są rozmiarowane większe niż wyprowadzenie komponentu z dodatkowym miejscem na fillet lutowniczy. Te punkty są określone w standardzie IPC-7351, jak opisano poniżej.

Standard IPC-7351B

IPC-7351B: Ogólne Wymagania dla Projektowania Montażu Powierzchniowego i Standardu Wzorców Lądowania dostarcza wymagań dla wzorców lądowania dla powszechnych komponentów, co obejmuje szczegóły dotyczące określania rozmiarów padów. Jeśli chcesz ręcznie określić rozmiary padów, możesz użyć poniższych wzorów, aby przeprowadzić te obliczenia dla komponentów SMD.

Aby uzyskać więcej informacji na temat tego standardu i projektowania wzoru lądowania, przeczytaj ten powiązany artykuł.

W przypadku wątpliwości co do rozmiarów padów dla twoich komponentów, sprawdź karty katalogowe! Producenci komponentów dostarczają wszelkiego rodzaju informacje w swoich kartach katalogowych, w tym rozmiar fizyczny obudowy i zalecane wzory lądowania. Te wzory lądowania zazwyczaj spełniają lub przekraczają specyfikację w standardzie IPC-7351B. Dla komponentów przewlekanych istnieje oddzielny standard, IPC-7251: Ogólne wymagania dla projektowania przewlekanych i standardu wzoru lądowania.

• Dla BGA: Rozmiar śladu dla BGA będzie również zależał od rozstawu w obudowie. Zastosuj te wytyczne, aby dobrać rozmiar padów w twoim śladzie BGA. Jeśli używasz padów zdefiniowanych przez maskę lutowniczą, upewnij się, że uwzględnisz nieco większy rozmiar pada, aby odsłonięta powierzchnia pada była 

Konwencja nazewnictwa komponentów SMD w IPC-7351B

Standard IPC-7351B definiuje konwencję nazewnictwa dla komponentów SMD opartą na wymiarach komponentu i wzorze lądowania. Podczas wyszukiwania w bazach komponentów, odciski dla niektórych komponentów znormalizowanych przez IPC będą miały nazwę, która podąża za tą konwencją. W tej konwencji nazewnictwa, pierwsze 3-7 znaków to zazwyczaj akronim określający typ obudowy komponentu. Pozostałe informacje w nazwie odcisku są następnie oparte na informacjach o wyprowadzeniach i geometrii obudowy. Konwencja nazewnictwa podąża za ogólnym wzorcem:

(Typ obudowy) + (Typ wyprowadzeń) + (Rozstaw wyprowadzeń) + (Długość obudowy) + (Szerokość obudowy) + (Wysokość)

Jeśli szukasz komponentów z zasobów online, lub znajdziesz zweryfikowane komponenty z innej biblioteki, ta konwencja nazewnictwa może pomóc Ci rozszyfrować informacje o obudowie. Specyficzny rozmiar padu wymagany w tych obudowach może być obliczony przy użyciu wymienionych powyżej metod.

Ślady PCB to coś więcej niż rozmiary padów SMD

Rozmiar pada SMD, którego używasz w śladzie PCB, jest ważny, ale istnieją inne aspekty, które należy uwzględnić w śladzie, aby zapewnić, że projekt może być zrealizowany pomyślnie.

• Ekran jedwabny pokazujący wskaźniki pinów, zarysy części oraz lokalizację oznaczenia referencyjnego
• Informacje o warstwie montażowej do uwzględnienia w rysunku montażowym PCB
• Otwarcie maski lutowniczej z zastosowaną wartością ekspansji w zasadach projektowania PCB

Warstwa otworu maski lutowniczej oraz związane z nią zasady odstępów są ważne, aby zapobiegać błędom DFA w projekcie oraz późniejszym wadom podczas montażu. Twój zespół produkcyjny i montażowy może dostarczyć informacji na te tematy, aby zapewnić, że Twoja płyta jest wolna od wad.

Twoje narzędzia CAD mogą zawierać kalkulator obrysów PCB

Najszybszą metodą tworzenia obrysów, jaką znalazłem, jest wykorzystanie funkcjonalności budowania części, która jest dostępna w Twoich narzędziach do układania PCB. Wiele systemów CAD obecnie posiada narzędzie do tworzenia obrysów, które wykonuje za Ciebie ciężką pracę tworzenia części. Niektóre z tych narzędzi są również wyposażone w już wcześniej załadowane standardowe specyfikacje branżowe.

Dzięki tym narzędziom do tworzenia obrysów części jako części narzędzi do układania PCB, możesz zaoszczędzić dużo czasu, który wcześniej spędzałeś na tworzenie. Mając już załadowane specyfikacje obrysów w kreatorze, możesz go użyć do budowania zgodnie ze standardami branżowymi lub dokonać drobnych ręcznych korekt, jeśli jest to potrzebne. Dzięki temu zaoszczędzisz czas, który musiałbyś poświęcić na samodzielne badanie wszystkich tych specyfikacji. Kreator obrysów stworzy również dla Ciebie z każdą poduszką i/lub wzorcami lądowania, dodając potrzebne zarysy części dla nadruku na płytce lub kształty rysunków montażowych. Tym razem twoja szczęka może opaść z zachwytu, a nie z przerażenia.

Każdy projektant potrzebuje poprawnych śladów w swoim oprogramowaniu do projektowania PCB, ale nikomu nie podoba się ich tworzenie! Kiedy używasz Altium Designer^®, masz dostęp do zgodnego z IPC kreatora śladów, który pomoże Ci tworzyć ślady PCB dla Twoich komponentów. Aby pomóc Ci zarządzać komponentami, możesz uzyskać dostęp do narzędzi migracji bibliotek online na platformie Altium 365^™, gdzie możesz zarządzać i udostępniać swoje dane projektowe.

Dotknęliśmy tylko wierzchołka góry lodowej możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Rozpocznij swoją darmową wersję próbną Altium Designer + Altium 365 już dziś.

Zobacz Altium w akcji...

Potężne projektowanie PCB