Niestandardowy stos padów

Projektowanie PCB wymaga precyzji i elastyczności. Od połączeń termicznych po kształty padów, każdy szczegół ma znaczenie. Pady to już nie tylko punkty; wymagają unikalnych, dostosowanych rozwiązań. Altium Designer 24 umożliwia dostosowanie kształtów padów, precyzyjne dostrojenie ulg termicznych oraz opanowanie zaokrąglonych/prostokątnych padów z fazą, aby spełnić standardy produkcyjne, pokonać ograniczenia przestrzenne i naprawdę podnieść poziom swoich projektów. Zanurz się głębiej w tę rozbudowaną funkcję, zapoznając się z naszym nowym podręcznikiem.

Wprowadzenie

W szybko zmieniającym się świecie rozwoju technologii coraz ważniejsze staje się posiadanie precyzyjnych i elastycznych projektów płytek drukowanych (PCB). Wraz ze wzrostem częstotliwości i złożoności sygnałów, każdy aspekt projektowania PCB wymaga starannej uwagi; od połączeń ulg termicznych po sam kształt padów.

Pady, na przykład, już nie są podstawowymi punktami przewodzącymi. Rozwinęły się w różne kształty i skomplikowane projekty, często wymagające unikalnych rozwiązań specjalnie dla nich. Co więcej, interakcja między padami a wylewkami poligonowymi — połączenia ulg termicznych — wyszła poza standardowe reguły, wymagając dostosowanych na miarę zabiegów.

Biorąc pod uwagę zwiększoną złożoność komponentów i wymóg umieszczania ich w coraz mniejszych przestrzeniach, musimy inaczej podejść do typowych kształtów pasty i masek lutowniczych. Możliwość swobodnej personalizacji tych kształtów pozwala projektantom spełniać rygorystyczne standardy produkcyjne, dopasowywać obrysy komponentów i optymalnie balansować między lutowalnością a ochroną.

Z najnowszymi dodatkami do Altium Designer, te kluczowe elementy projektowania PCB są traktowane z należytą uwagą; niestandardowe kształty padów, personalizacja ulg termicznych, zaokrąglone i fazowane prostokątne pady, jak również niestandardowe kształty pasty/masek lutowniczych teraz znajdują się bezpośrednio pod kontrolą projektanta w sekcji Pad Stack.

Korzyści z niestandardowego stosu padów w Altium Designer

• Mniej prowizorki Umożliwiając bezpośrednie wdrażanie wymagań datasheetu lub procesu do projektu, zmniejsza się potrzeba stosowania tymczasowych rozwiązań lub późniejszych dostosowań. Na przykład, możesz dodać maski pasty bezpośrednio do komponentów przelotowych, eliminując dodatkowe etapy lutowania.
• Dokładniejsze inżynierstwo Szczegółowe ulgi termiczne, personalizowalne geometrie padów i precyzyjne wymiary masek lutowniczych podnoszą integralność fabrykacji. Te funkcje mogą pomóc stworzyć bardziej niezawodne zestawy PCB — co jest kluczowe dla aplikacji wysokoczęstotliwościowych.
• Większa dokładność Oferując precyzyjne kształty padów i masek, można poprawić wskaźniki sukcesu lub efektywność produkcji PCB. Jest to szczególnie ważne przy obchodzeniu się z małymi obrysami komponentów — gdzie nawet drobne niezgodności mogą skutkować wadliwą płytą.
• Elastyczność projektowania Dzięki szczegółowej kontroli nad kształtami padów i połączeniami ulg termicznych, można używać szerszego zakresu metod montażu i komponentów. Możesz na przykład zakwaterować komponenty o unikalnych obrysach lub zaprojektować płytę obsługującą zarówno montaż automatyczny SMT, jak i przez otwory.
• Zmniejszone ryzyko problemów Kontrola nad specyfikacjami może pomóc zapobiegać potencjalnym problemom produkcyjnym. Możesz projektować, aby unikać powszechnych problemów, takich jak mostkowanie lutu, kulkowanie lutu czy tombstoning.
• Wzmocniona standaryzacja Poprzez poprawę ważnych cech PCB, ustanawiamy nowe standardy dokładności i jakości podczas produkcji. Dzięki tym ulepszeniom, możesz wykonać lepsze wyrównanie maski lutowniczej. Jako przykład, byłoby to ważne dla płyt o wysokiej gęstości połączeń (HDI).
• Dodana kompatybilność Możliwość dostosowania kształtów i wymiarów padów zwiększa kompatybilność z różnymi komponentami. Może to być przydatne, gdy używasz mieszanki komponentów standardowych i niestandardowych w swoim projekcie.
• Usprawniony Proces Te funkcje upraszczają przepływ pracy projektowej, redukują potrzebę stosowania obejść i bezpośrednio włączają wymagania w fazę projektowania. Usprawnienie to może być szczególnie cenne w skomplikowanych projektach wielowarstwowych.
• Efektywność Kosztowa Ograniczając liczbę poprawek i edycji, można znacząco obniżyć koszty produkcji. Na przykład, projektowanie komponentów przelotowych do lutowania reflow może obniżyć koszty ręcznego lutowania.
• Optymalizacja Przestrzeni Niestandardowe kształty i wymiary padów wspierają bardziej efektywne wykorzystanie dostępnej powierzchni PCB. Jest to korzystne dla projektów o wysokiej gęstości i komponentów o małych rozstawach, szczególnie dla układów Ball Grid Arrays (BGAs) wykorzystujących konfiguracje via-in-pad.

Podsumowanie najnowszych funkcji zawartych w Custom Pad Stack

Jak w wielu funkcjach w Altium, Custom Pad Stack jest częścią ciągłego procesu rozwoju i ulepszania. Z czasem poszczególne funkcje były stopniowo dodawane do Altium Designer. Teraz łączą się one w kompletną narzędzie, Custom Pad Stack. 

PCB Layout

An integrated PCB editor along with real-time connection to multiple domains.

Explore Solutions

Poniżej znajduje się lista najnowszych z nich, dostępnych od Altium designer 23.8. Przyjrzymy się, co nam one umożliwiają.

• Zoptymalizowany panel stosu padów: Wszystkie warstwy i opcje są teraz zorganizowane w jedną, zwartą tabelę, umożliwiając indywidualną edycję dla każdej warstwy lub opcji

• Rozszerzone niestandardowe kształty: Niestandardowe kształty mogą być stosowane nie tylko na warstwie miedzi, ale również na warstwach maski pasty i maski lutowniczej. Każda warstwa może być dostosowywana indywidualnie.

• Zaawansowane predefiniowane kształty: Projektanci mają możliwość ustawienia predefiniowanych stałych dla każdej warstwy niezależnie.

• Wsparcie przesunięć na każdej warstwie: Wprowadzenie możliwości regulacji przesunięć dla predefiniowanych kształtów na wszystkich warstwach zapewnia kolejny poziom dostosowania.

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

Learn More

• Zintegrowany kształt okna dla pasty: Możliwość włączenia wielu kształtów do pojedynczego stosu padów umożliwia tworzenie kształtu okna dla pasty.

• Wsparcie technologii Pin-in-Paste (PIP): Funkcja rozszerza wsparcie dla warstwy pasty na wielowarstwowych padach/przelotowych.

• Automatycznie dostosowane połączenia ulg cieplnych: Oprogramowanie może teraz samo dostosować liczbę ulg cieplnych zgodnie z projektem pada.

• Ręczna edycja ulg termicznych: Zwiększona kontrola użytkownika pozwala na ręczne dodawanie, edytowanie lub usuwanie punktów połączeń ulg termicznych na padach.

Przypadek użycia niestandardowych stosów padów

Niestandardowe stosy padów mają potencjał znaczącego ulepszenia procesu projektowania i produkcji PCB. Oferują elastyczne rozwiązanie dla unikalnych obrysów komponentów, wymagań projektowych i ograniczeń produkcyjnych. Dodatkowo, zwiększona kontrola nad parametrami projektu może pozwolić na bardziej efektywną, ekonomiczną i solidną produkcję PCB. 

Niestandardowe stosy padów mają potencjał znaczącego ulepszenia procesu projektowania i produkcji PCB. Oferują elastyczne rozwiązanie dla unikalnych obrysów komponentów, wymagań projektowych i ograniczeń produkcyjnych. Dodatkowo, zwiększona kontrola nad parametrami projektu może pozwolić na bardziej efektywną, ekonomiczną i solidną produkcję PCB. 

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Przykład 1:

Korzystając z przykładu QFN-24-4x4mm, pokażemy, jak zmodyfikować standardową bibliotekę IPC, aby osiągnąć zalecane parametry zarówno producenta, jak i procesu produkcyjnego. Pomoże to zminimalizować problemy takie jak niedokładności lutowania, tworzenie się kulek lutu, nieprawidłowe ustawienie komponentów i niewłaściwy rozkład ciepła

Parametry wejściowe:

1. Pad-y pinowe powinny być zaokrąglone z jednej strony, z zaokrągloną stroną blisko padu termicznego.
2. Usunięto drobiny lutu mniejsze niż 0,1 mm.
3. Termiczna podkładka w kształcie kwadratu z fazą w lewym górnym rogu o 0,25 mm.
4. Pasta na termiczną podkładkę została zmniejszona tak, aby pokrywała 60% powierzchni podkładki i podzielona na cztery sekcje, rozmieszczone w odstępach 0,2 mm od siebie.

I. Modyfikacja kształtu padów pinów na kształt zaokrąglony z jednej strony:

1. W wcześniej utworzonym odcisku IPC, wybierz pad, na którym chcesz edytować warstwę pasty, a następnie w panelu Właściwości, przewiń do obszaru Stos Padów.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

2. W obszarze Stos Padów, w wierszu Górna Warstwa, wybierz Zaokrąglony Prostokąt z rozwijanego menu w kolumnie Kształt.

3. Teraz, w polu Promień Zaokrąglenia, wprowadź żądane wartości zaokrąglenia—gdzie 100% reprezentuje promień równy krótszemu bokowi pada przy wyborze jednego rogu lub dwóch przeciwnych rogów, i połowę krótszego boku pada przy wyborze dwóch sąsiadujących rogów.

Teraz, w polu Promień zaokrąglenia, wprowadź pożądane wartości zaokrąglenia—gdzie 100% oznacza promień równy krótszemu bokowi pady przy wyborze pojedynczego narożnika lub dwóch przeciwnych narożników, oraz połowę krótszego boku pady przy wyborze dwóch sąsiadujących narożników.

II. Usuwanie drobnych ścieżek lutowniczych mniejszych niż 0,1 mm:

UWAGA: W tym przypadku, przy odstępie 0,15 mm między padami pinów, konieczne jest całkowite wypełnienie przestrzeni między maską lutowniczą padów pinów 

1. Zaznacz wszystkie pady pinów i—w obszarze Stos pady —w wierszu Górna maska lutownicza , wybierz Niestandardowy kształt z rozwijanego menu w kolumnie Kształt .

2. Następnie przełącz się na warstwę Maski lutowniczej i dodaj wypełnienie lub obszar w kształcie kwadratu, aby wyeliminować przestrzenie między najbliższymi padami na jednym z nich.

Komenda: Przycisk prawego kliknięcia > Umieść > Wypełnienie.

3. Dostosuj rozmiar wypełnienia lub obszaru do pożądanego wymiaru.

4. Następnie wybierz dodany element wraz z padem i połącz oba elementy razem.

Polecenie: Prawy przycisk myszy > Akcje części > Dodaj wybrane niestandardowe maski do pada

5. Powtórz to samo dla wszystkich innych padów pinów, z wyjątkiem tych najbardziej zewnętrznych w każdym rzędzie.

Zauważ, że teraz zmodyfikowana maska lutownicza nie jest oddzielnym wypełnieniem/regionem nałożonym na warstwę miedzi, ale zintegrowaną częścią struktury pada.

III. Pad termiczny w kształcie kwadratu z fazą w lewym górnym rogu o 0,25 mm:

1. Wybierz pad termiczny i w regionie Stosu Padów, a następnie w wierszu Górna Warstwa, wybierz Prostokąt z Fazą z rozwijanego menu w kolumnie Kształt.

2. Rozwiń kategorię ▶ Górna Warstwa, a w polu Promień Narożnika wprowadź żądane wartości dla fazowania—gdzie 100% oznacza fazę równą krótszemu bokowi pada przy wyborze jednego narożnika lub dwóch przeciwnych narożników, i połowę krótszego boku pada przy wyborze dwóch sąsiadujących narożników.

Następnie, po zaznaczeniu opcji Wybierz narożniki, możemy odznaczyć te narożniki, na których nie chcemy stosować zaokrąglenia. W tym przypadku pozostawiamy zaznaczony tylko jeden narożnik i wprowadzamy wartość 10%, aby uzyskać fazkę 0,25 mm.

IV. Pasta na padzie termicznym jest redukowana, aby pokrywać 60% powierzchni pada i podzielona na cztery sekcje, rozmieszczone w odstępach 0,2 mm od siebie:

1. Wybierz pad termiczny i w obszarze Stos Padów, w wierszu Górna Pasta w polu Procent % ustaw wartość -40%, aby znać rozmiar pasty równy pokryciu 60%.

2. Teraz, znając wartość marginesu -0,317 mm, możesz stworzyć cztery pady o rozmiarze 1/4 dużego pada i rozmieścić je w znaczącej odległości od siebie, która w tym przypadku wyniesie 0,2 mm.

3. Teraz wybierz pady pasty i pad termiczny, a następnie połącz je ze sobą. Komenda: Przycisk Prawego Kliknięcia > Akcje Części > Dodaj Wybrane Niestandardowe Maski do Pada

Należy zauważyć, że teraz zmodyfikowana warstwa pasty nie jest oddzielnym wypełnieniem/regionem nałożonym na warstwę miedzi, ale zintegrowaną częścią struktury pada.

Przykład 2:

Ciepło może stanowić duży problem podczas projektowania płytek obwodów. Teraz Altium pozwala dostosować ustawienia ulg termicznych, aby lepiej kontrolować sposób, w jaki Twoja płyta radzi sobie z ciepłem. Spójrzmy, jak to zrobić.

1. Po wybraniu pada przechodzimy do okna Stosu Padów. Następnie na warstwie sygnałowej, gdzie chcemy wprowadzić zmiany, zaznaczamy pole wyboru Ulga Termiczna

2. Teraz po kliknięciu na ustawienie Ulgi, możemy otworzyć okno Edytuj Styl Połączenia Poligonu.

3. Oprócz już znanych opcji, takich jak 2, 4 Przewodniki, dodany został nowy tryb Auto, gdzie przewodnik zostanie umieszczony z każdej strony pada/via, biorąc pod uwagę minimalną ustawioną odległość między przewodnikami.

4. Kolejnym dodatkiem jest możliwość ręcznej edycji ulg termicznych; możesz dodawać nowe, edytować lub usuwać wybrane połączenia. Aby to zrobić, należy kliknąć prawym przyciskiem myszy na padzie i wybrać opcję Działanie pada, a następnie wybrać akcję, którą chcesz wykonać. Po wybraniu odpowiedniej opcji, możesz łatwo dokonać zmian w połączeniach.

Wnioski

Stosy niestandardowych padów w Altium Designer zapewniają wyższy stopień kontroli w projektowaniu PCB, umożliwiając dostosowane podejście do unikalnych obrysów komponentów i skutecznie redukując potrzebę stosowania obejść.

Możliwość niezależnego definiowania kształtów pasty i maski lutowniczej poprawia produkcję PCB, redukując wady i zapewniając właściwe wyrównanie komponentów. Skutkuje to bardziej niezawodnymi procesami produkcyjnymi i poprawioną wydajnością urządzeń, dzięki optymalnemu lutowaniu oraz zwiększonej funkcjonalności i trwałości finalnego produktu.

Nowo wprowadzone funkcjonalności dla ulg termicznych oferują projektantom większą elastyczność i kontrolę. Niezależnie od tego, czy chodzi o dodawanie, edytowanie czy usuwanie konkretnych połączeń, te niestandardowe opcje ułatwiają spełnienie unikalnych wymagań każdego projektu PCB. Ogólnie rzecz biorąc, jest to znaczący krok w kierunku bardziej spersonalizowanego i efektywnego procesu projektowania.

Dzięki niestandardowemu stosowi padów, projektanci mają większą swobodę twórczą, co pozwala im nie tylko spełniać, ale przekraczać wymagania arkuszy danych/procesów. Mogą oni opracowywać rozwiązania o ściślejszych tolerancjach lub gęstszych projektach, tym samym zwiększając wydajność PCB ponad tradycyjne standardy, wspierając innowacje w projektowaniu elektronicznym.

Altium Designer nieustannie się rozwija, a rozwój niestandardowych stosów padów podkreśla jego zaangażowanie w umożliwianie użytkownikom korzystania z zaawansowanych narzędzi do precyzyjnego projektowania elektroniki. To wzmacnia jego pozycję jako wiodącego oprogramowania wyboru dla profesjonalistów w branży elektronicznej.