Implementando Formas Complexas de Pads

As almofadas dos componentes nem sempre são simplesmente formas redondas ou retangulares. Componentes analógicos, de alta potência ou RF muitas vezes requerem almofadas de formas geometricamente complexas ou irregulares. Este documento detalha uma solução fácil e eficiente para quando um usuário se depara com a necessidade de implementar rapidamente formas de almofadas complexas que devem atender aos requisitos de layout do fabricante sem resultar em violações de DRC ou erros de fabricação.

INTRODUÇÃO

A maioria dos tipos de pacotes de componentes possui formas de almofadas consistentes e diretas, retangulares ou redondas. Criar footprints para tais pacotes, seja manualmente ou usando um gerador automático de footprint IPC, é um processo simples. No entanto, ocasionalmente, pacotes de componentes requerem formas de almofadas de design complexo que podem resultar em um esforço manual significativo, bem como tempo adicional gasto para acertar tudo corretamente.

Por exemplo, componentes de iluminação LED podem exigir pads de dissipação de calor com formatos únicos que incluem múltiplas curvas inversas. Tais curvas são impossíveis de implementar combinando múltiplos pads padrão redondos/retangulares ou colocando manualmente preenchimentos ou regiões sólidas. No entanto, existe um método frequentemente negligenciado, pelo qual, se o contorno da forma requerida puder ser colocado (ou importado) como uma série de trilhas e arcos formando um contorno fechado, então o próprio contorno pode ser facilmente convertido dentro do Editor de Biblioteca de PCB para uma região sólida de forma precisa definindo o pad. Além disso, a máscara de solda e pasta pode ser automaticamente controlada por regras de DRC através de uma configuração de propriedade do objeto de região.

Para entender melhor este método, todo o processo pode ser explorado criando uma footprint para um indutor de potência SMD blindado da série Bourns SRR5028, conforme descrito abaixo. Para começar, uma folha de dados para este exemplo pode ser obtida no site do fabricante em http://www.bourns.com/docs/Product-Datasheets/SRR5028.pdf para o número de peça SRR5028-101Y. Cada dispositivo de pad deste dispositivo de dois pinos inclui uma curva inversa com um raio de 2.2 mm.

DEFININDO CONTORNOS DE FORMA DO PAD

Na seção de layout recomendado da folha de dados da série SRR5028, as dimensões-chave dos furos dos pads do componente são ilustradas em relação à origem do componente. Dentro do Editor de Biblioteca de PCB, seis linhas e um arco são colocados em uma camada mecânica para capturar essas dimensões críticas de cada pad em relação à origem do componente (veja a Figura 1). O tamanho preciso e o posicionamento dessas linhas e arcos são então verificados para estar exatamente de acordo com as dimensões do fabricante, conforme mostrado na folha de dados. Definir a grade de ajuste para 0,05 mm dentro do Editor de Biblioteca de PCB garante que as dimensões do fabricante possam ser precisamente replicadas.

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Figura 1. Criação de contornos mecânicos (à direita) a partir da folha de dados do fabricante (à esquerda).

Agora que as dimensões críticas dos pads do componente foram colocadas e verificadas, quaisquer linhas ou segmentos de arco extras podem ser cortados, redimensionados ou removidos por completo, de modo que o resultado final seja apenas dois contornos fechados em uma camada mecânica, onde cada um representa uma forma de pad. Neste exemplo, os contornos fechados foram criados e verificados manualmente. Alternativamente, você pode importar contornos de forma de pad complexos do formato DXF/DWG se tais dados existirem e forem mais práticos de usar.

CRIANDO REGIÕES DE COBRE A PARTIR DOS CONTORNOS DE FORMA DE PAD

Com cada contorno de forma de almofada dos componentes colocado e dimensionado precisamente, eles estão agora prontos para serem convertidos de linhas e arcos em uma camada mecânica para regiões sólidas na camada superior de cobre. Para fazer isso, basta selecionar um contorno, tornar a camada superior de cobre a camada ativa e usar o comando Ferramentas do Editor de Biblioteca de PCB > Converter > Criar Região a partir de Primitivos Selecionados para criar a região sólida real na exata forma do contorno de forma de almofada inicialmente selecionado. As bordas externas da região sólida são determinadas pelo ponto médio dos objetos de trilha e arco da forma fechada. Consequentemente, as dimensões da região sólida correspondem àquelas do contorno de forma de almofada da captura esquemática original, como visto na Figura 2.

Figura 2. Conversão de contornos de forma de almofada (esquerda) para regiões de cobre (direita).

ADICIONANDO DESIGNAÇÃO DE ALMOFADA, MÁSCARA DE SOLDA E MÁSCARA DE PASTA

A curva inversa de cada almofada foi definida rapidamente convertendo o contorno de cada forma de almofada. Note que não é possível implementar tais curvas ao colocar manualmente um objeto de região sólida a partir do menu Colocar. Neste ponto, apenas alguns passos restam para completar a pegada. No entanto, o aspecto mais crítico de implementar essas formas irregulares de almofada já foi abordado.

Para que cada região sólida funcione como um pad de componente real, um objeto pad deve ser colocado diretamente dentro de cada área sólida. Neste exemplo, dois objetos pad retangulares de 1,0mm por 0,75mm designados 1 e 2 foram colocados nas regiões superior e inferior sólidas, respectivamente (Figura 3). Essas regiões sólidas agora terão função elétrica como um arquivo de pad de componente regular.

Figura 3. Pegada completa incluindo designações de pad, máscara de solda e máscara de pasta.

Finalmente, para alcançar uma folga de máscara de solda bem como máscara de pasta, as propriedades de ambas as regiões sólidas devem ser modificadas. Isso pode ser facilmente realizado selecionando ambas as regiões sólidas e usando o Layout de PCB LIB Inspector para mudar tanto o Modo de Expansão da Máscara de Solda quanto o Modo de Expansão da Máscara de Pasta de Nenhum para De Regra. Assim como qualquer outro objeto pad, essas regiões sólidas modificadas agora funcionam plenamente como objetos pad do ponto de vista elétrico, de fabricação e de montagem. A pegada resultante para o componente SRR5028-101Y está agora completa.

CONCLUSÃO

Ocasionalmente, alguns componentes exigirão pads com formas geométricas complexas ou irregulares, conforme recomendado pelo layout do fabricante. Lembre-se sempre de que existe uma solução fácil e eficiente para implementar rapidamente formas de pad complexas. Ao criar ou importar um contorno preciso da forma complexa do pad usando trilhas e arcos, o resultado pode ser convertido em um objeto de região sólida. Combinar cada região sólida única com um objeto de pad apropriadamente designado permitirá que cada região inteira funcione eletricamente como um pad real. Atributos de máscara de solda e pasta podem então ser facilmente definidos em cada região para fins de fabricação e montagem.