Distância entre a Serigrafia e a Máscara de Solda: A Regra de Design de PCB que Você Precisa Adicionar

Fiquei impressionado que, logo de cara, as verificações de regras de design padrão (DRCs) na minha cópia do Altium 20 cobriram praticamente todas as bases sobre como fazer uma placa de circuito impresso (PCB) "padrão". O Altium Designer é configurado por padrão com regras de "10 mil", o que significa que o espaçamento padrão e as larguras das trilhas de cobre são de 10 mils. Além disso, a maioria dos outros espaçamentos também é padrão para 10 mils. Isso inclui trilha para trilha, pads para trilhas, furos passantes para outros pads ou vias, e praticamente qualquer outra coisa que você possa imaginar. As exceções são o espaço entre a serigrafia e a máscara de solda e a expansão da máscara de solda ao redor dos pads, ambos com padrão de 4 mils.

Iniciar um novo design significa selecionar as regras de design de PCB que importam para suas placas de circuito. Este conjunto de regras é suportado por empresas de fabricação de PCB e elas ajudam os engenheiros a projetar uma placa de circuito funcional. Existem exceções às regras padrão de 10 mil, especialmente à medida que a densidade e a complexidade aumentam. Por exemplo, conjuntos de regras de design completamente diferentes podem existir em regiões como a área sob um Circuito Integrado (IC) com um footprint de Ball Grid Array (BGA).

À medida que a densidade aumenta e/ou a taxa de borda do sinal aumenta, não é incomum que essas regras sejam listadas em outras unidades e níveis de complexidade.

As Regras de Design de PCB Devem Corresponder às Capacidades de Fabricação

Eu tendo a projetar seguindo as "regras de 6 mil", pois realizo pequenos designs rapidamente através de fabricantes de PCB usando procedimentos de pedido online. Ao configurar para um novo PCB, decidirei sobre a gama de fábricas de PCB que quero usar, bem como uma estimativa do orçamento de fabricação de PCB.

Uma vez que o conjunto de regras e o tipo de fábrica são decididos, as capacidades de fabricação precisam ser examinadas e traduzidas para regras ou políticas que o Altium Designer possa entender. Muitas vezes, criarei conjuntos de regras específicos para fornecedores, além de conjuntos de regras genéricas de "regras de x mil" que representam as capacidades desse fornecedor praticamente linha por linha, estatística por estatística.

À medida que as coisas se tornam mais complicadas, respondemos adaptando os conjuntos de regras e os compromissos na fabricação que eles representam. Entender o processo de fabricação é útil nestas instâncias. Por exemplo, o centro da placa pode ter o melhor registro de furação para cobre, onde as regras podem ser mais flexíveis. Pensando de outra forma, em casos em que as regras precisam ser flexibilizadas e as capacidades de fabricação pressionadas, é melhor aumentar estatisticamente as chances de sucesso sempre que possível.

Além das típicas distâncias entre condutores definidas como regras de design padrão ou nas normas IPC, existem outras distâncias que devem ser consideradas quando a densidade precisa ser aumentada sem criar defeitos de montagem. Essas distâncias envolvem sua máscara de solda (ou "resistência de solda") e serigrafia, que muitos designers simplesmente usam os valores padrão. Em vez disso, configure alguns valores personalizados para garantir que o Altium Designer não acione erros desnecessários.

Fragmento de Máscara de Solda

Se você estiver trabalhando com designs de alta densidade e começar a perceber que os espaçamentos entre pads estão ficando muito apertados, faz sentido definir áreas onde o remanescente de máscara de solda entre os pads pode simplesmente ser eliminado. Se você tem expansão de resistência de solda definida ao redor dos pads em seus componentes, o remanescente de máscara de solda entre os pads já será removido se as aberturas da máscara se sobrepuserem. Isso ajuda a remover automaticamente os remanescentes de máscara de solda que podem ser pequenos demais para serem fabricados de forma confiável.

Esta regra oferece uma maneira simples de gerenciar os remanescentes de máscara de parada de solda entre classes específicas de pads, redes específicas e até mesmo footprints específicos. Como exemplo, na imagem acima, defini uma restrição no mínimo de máscara de solda remanescente entre footprints 1206 e todos os pads. Você poderia aplicar regras individuais em diferentes camadas, entre diferentes classes de pads, e muito mais.

Expansão da Máscara de Solda

Outro exemplo de flexibilização das regras é diminuir a expansão da máscara de solda ao redor de pins e pads de alta densidade para que haja máscara de solda suficiente entre pins/pads para atuar como uma barreira de solda e prevenir pontes de solda durante a montagem. Isso claramente é um compromisso, pois agora há menos espaço para o desalinhamento da resistência de solda, o que pode afetar a soldabilidade, ou a probabilidade de uma ponte de solda.

A expansão da máscara de solda para um pad em um componente pode ser definida ao criar a pegada do PCB e as bibliotecas. No entanto, você também pode configurar a máscara de solda para seguir as regras de design do PCB; o valor que você definir será automaticamente aplicado aos seus componentes. A imagem abaixo mostra a expansão da máscara de solda sendo aplicada a todo condutor exposto que não seja uma via em ambas as camadas. Você certamente poderia aplicar regras diferentes nas camadas superior e inferior.

Apenas observe que, se você deseja definir uma abertura específica de resistência de solda para um componente específico, é mais fácil fazer isso na pegada do PCB. Você pode aplicar isso a um pad específico em um componente, se desejar. Você também pode definir a regra para uma rede específica, o que aplicaria o valor de expansão da máscara de solda ao pad nessa rede.

Distância entre Serigrafia e Máscara de Solda

Algumas coisas com as quais não precisamos nos preocupar, mais ou menos. Se a serigrafia coincidir com o cobre nu, a sobreposição geralmente não será impressa (depende da fábrica); minhas fábricas tendem a deixar o cobre nu. O resultado geralmente não prejudica a função elétrica da placa, mas o texto “serigrafado” pode ser difícil ou impossível de ler.

Para ajudá-lo ainda mais a aumentar a densidade em seus projetos e auxiliar na montagem, você também pode modificar a regra de distância entre a serigrafia e a máscara de solda. A imagem abaixo mostra como você pode definir distâncias entre a serigrafia e a máscara de parada de solda no Editor de Regras e Restrições do PCB. Simplesmente selecione "Check Clearance To Exposed Copper" para definir uma distância mínima para elementos de cobre expostos como pads. Para definir uma distância até a borda da abertura da máscara de solda, selecione "Check Clearance To Solder Mask Openings" e defina o valor de distância desejado.

Na imagem acima, a distância entre a serigrafia e a máscara de solda é definida como 2 mil para a camada de Top Overlay; simplesmente crie uma segunda regra de design de PCB para distância entre a serigrafia e a resistência de solda se você quiser adicionar a regra ao Bottom Overlay. Note que isso é definido apenas para pads (conforme dado na consulta IsPad), mas também poderíamos aplicar a regra a uma classe de pad, classe de pad e camada simultaneamente, ou a todos os objetos. Isso lhe dá a capacidade de equilibrar quais distâncias serigrafia-objeto você pode aceitar em seu design. O resultado final é que o Altium Designer irá gerar uma lista de cada instância na qual o texto se sobrepõe ao cobre nu nos pads dos componentes.

Agora, se alguém inventasse uma função automatizada para mover o texto serigrafado dos pads expostos e vias por toda a placa. >:/

Quando você precisa projetar placas de circuito complexas com um conjunto abrangente de ferramentas de design de PCB, experimente Altium Designer®. Você pode aplicar regras de design de PCB personalizadas e padrão para a sua próxima placa de circuito, incluindo a distância entre a serigrafia e a máscara de solda e outras regras de fabricação importantes. Gostaria de saber mais sobre como a Altium pode ajudá-lo com o seu próximo design de PCB? Fale com um especialista na Altium e aprenda mais sobre como tomar decisões de design com facilidade e confiança.