Руководство по проектированию для производства

Закарайа Петерсон
|  Создано: 10 Апреля, 2017  |  Обновлено: 7 Июля, 2022
Загрузить PDF
Руководство по проектированию для производства

Что такое Проектирование с учетом производства?

Цель этого руководства проста - получить хорошую плату каждый раз. И применяемая методология для достижения этой цели - это Проектирование с учетом производства (DFM). Возможно, вы слышали о DFM ранее, но что именно это значит?

Проектирование с учетом производства (DFM) - это процесс разработки печатной платы (PCB), которая одновременно производима, функциональна и надежна.

Имея в виду это определение, у нас есть несколько четких целей, которых мы стремимся достичь, принимая практики проектирования, изложенные в этом руководстве:

  1. Исключить необходимость в многократных переработках платы из-за деталей, специфичных для производства, которые были упущены в процессе проектирования.
  2. Проектировать и производить платы, которые одновременно производимы и функционируют в соответствии с намерениями, следуя набору лучших практик, разработанных ветеранами проектирования печатных плат.
  3. Сократить время, затрачиваемое на пересмотр дизайна, и последовательно достигать целей по времени выхода на рынок, следуя набору лучших практик для размещения компонентов на плате и документации.

Чтобы достичь этих целей, мы структурировали это руководство так, чтобы его идеально читали от начала до конца, чтобы это соответствовало вашему рабочему процессу проектирования. Прочитав каждый раздел в следующих главах, вы сможете применить полученные знания на каждом этапе процесса проектирования вашей печатной платы.

Что Вы Найдете в Этом Руководстве

Это руководство теоретическое и практическое одновременно и применяет проверенную и признанную науку о дизайне, которая привела к созданию последовательно производимых плат. Основные разделы этого руководства включают:

Раздел 1: Руководящие Принципы Дизайна для Успешного Производства

В этом разделе мы будем рассматривать практики дизайна, которые приведут к созданию функциональной и производимой компоновки платы. Этот раздел будет включать:

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

  • Глава 1: Понимание типичного процесса производства печатных плат и его различных этапов.
  • Глава 2: Выбор подходящих материалов для вашей печатной платы, чтобы соответствовать вашим конкретным требованиям к дизайну.
  • Глава 3: Стратегия компоновки вашей печатной платы, включая размещение переходных отверстий/отверстий, слои паяльной маски и документацию на шелкографию.
  • Глава 4: Размещение и ориентация ваших компонентов для обеспечения правильного расстояния и сборки.
  • Глава 5: Конфигурация требований к точкам тестирования для успешного тестирования платы вашим производителем.

Раздел 2: Руководящие Принципы Документации для Успешного Изготовления и Сборки

После завершения дизайна и подготовки к производству мы перейдем к должным образом оформленной документации печатной платы, чтобы предоставить производителю четкое понимание дизайна. Этот раздел будет включать:

  • Глава 6: Понимание основных факторов процесса документации по печатным платам и того, что необходимо отправить вашему производителю.
  • Глава 7: Составление основного чертежа вашей печатной платы для точного отображения всех мелких деталей, необходимых для изготовления платы.
  • Глава 8: Понимание того, что необходимо включить в вашу документацию по сборке, чтобы ваша голая плата была создана с выбранными компонентами.
  • Глава 9: Понимание важности производственных файлов и какие конкретные файлы отправлять вашему производителю, включая Gerbers, ODB++, IPC-2581 и спецификацию материалов (Bill of Materials).

К концу этого руководства вы будете хорошо подготовлены к внедрению практик проектирования и документации в ваш собственный рабочий процесс для производства готовых к изготовлению печатных плат.

Руководящие принципы дизайна для успешного производства

Один день из жизни процесса производства печатных плат

Перед началом процесса проектирования для производства важно понимать основной процесс создания физической печатной платы. Независимо от различных технологий, присутствующих на каждом предприятии, большинство ведущих производителей следуют определенному набору шагов для преобразования вашего дизайна из цифровых данных в физические платы. Эти шаги описаны на рисунке 1 и включают:

Стандартный процесс производства печатных плат

Передача данных от клиента: Gerber, GerberX2, IPC-2581, ODB++, Список соединений, NC-Сверление, Чертеж платы, Технические условия

Подготовка данных: Преобразование предоставленных клиентом данных в инструментарий (Панелизация, Работа с изображениями, Программы сверления и фрезерования)

Manufacturing Made Easy

Send your product to manufacturing in a click without any email threads or confusion.

Основы/Ламинат: Тонкий ламинатный материал, состоящий из стеклоэпоксидного основания, покрытого медью с обеих сторон (FR-4 - наиболее часто используемый материал для дизайна печатных плат)

Cores/Laminate

 

Покрытие сухим фоторезистом: С использованием тепла и давления, на медную поверхность основы наносится светочувствительная пленка.

Dry Film Resist Coating

 

Размещение изображений: Изображения от клиента (схемы и контактные площадки) размещаются на поверхностях основы, покрытых пленкой. Для каждой поверхности используется свой узор изображения.

Manufacturing Made Easy

Send your product to manufacturing in a click without any email threads or confusion.

Облучение панелей ультрафиолетовым светом: Это создает скрытое изображение печатной платы.

Проявление панелей (удаление резиста): Химическое удаление резиста с областей, не затвердевших, путем пропускания облученной основы через химический раствор.

Develop Panels (resist removal)

 

Травление: Химическое удаление меди с основы во всех областях, не покрытых фоторезистом, что создает отдельный медный узор.

Etch

 

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Удаление фоторезиста: Химическое удаление разработанного сухого фоторезиста.

Strip Resist

 

Покрытие оксидом: Химическая обработка меди для увеличения шероховатости поверхности и улучшения адгезии к препрегу во время ламинирования.

Oxide Coating

 

Многослойное ламинирование: Медная фольга, препрег (многослойный клей) и основы склеиваются вместе под действием тепла и давления.

Professional PCB Drawings in Minutes

Create and update documentation as you design.

Первичное сверление: Сверление отверстий через стопку панелей (начинается с двусторонних/односторонних).

Primary Drilling

 

Удаление заусенцев и очистка: Механическое удаление медных заусенцев и очистка отверстий от мусора.

Десмирование: Химическое удаление смоляного покрытия со стенок отверстия.

Нанесение меди: Химическое нанесение тонкого слоя на поверхность панели и стенки отверстий.

Requirements Management Made Easy

Connect design data and requirements for faster design with fewer errors

Copper Deposition

 

Нанесение сухого фоторезиста: С помощью тепла и давления на медную поверхность наносится светочувствительная пленка.

Dry Film Photoresist Coat

 

Экспонирование и проявление: Аналогично процессу для внутренних слоев основы.

Expose & Develop

 

Медное покрытие (гальванопокрытие): Дополнительная медь (а также олово) электрически покрывается на открытые поверхности безтоковой меди, а также олово.

Copper Pattern Plate (electroplating)

 

Травление: Медь удаляется со всех участков, не покрытых оловом.

Copper is now removed from any area not covered by tin.

 

Снятие защитного слоя: Разработанный сухой фоторезист химически удаляется. Палатки, которые были установлены, предотвращают осаждение в "не покрытых" отверстиях.

 Developed dry film resist is chemically removed

 

Нанесение защитной маски и её отверждение: Жидкая фоточувствительная маска наносится на каждую поверхность и высушивается до сухости на ощупь. Также наносится и экспонируется рисунок. Панель разрабатывается, оставляя узор маски, определённый рисунком.

Solder Mask and Cure

 

Горячее воздушное выравнивание припоя (наиболее распространённое покрытие поверхности печатных плат): Панели обрабатываются в ванне с расплавленным припоем, который покрывает все открытые медные поверхности.

Hot Air Solder Leveling (most common PCB surface finish)

 

Покрытия поверхности: Соответствие или несоответствие RoHS.

Горячее воздушное выравнивание (HAL, HASL): Печатные платы проходят через станцию флюса, ванну с припоем, а затем через воздушные ножи (для удаления излишков припоя).

Нанесение легенды и её отверждение: Верхние и нижние наложения (шелкография) наносятся чернилами на каждую сторону панели согласно рисунку заказчика, затем панели запекаются для отверждения чернил.

Legend and Cure

 

Изготовление и трассировка: Плата вырезается по размеру (также известно как трассировка, насечка, пробивка или профилирование). В этом этапе также добавляются пазы и фаски.

Fabrication and Routing

 

Электрический тест/Окончательный осмотр: Плата проверяется на электрическую целостность (и импеданс, если требуется). Короткие замыкания и разрывы устраняются на этом этапе. Для меньших партий обычно используются летающие зонды, а для больших объемов - испытательные стенды с кроватью из гвоздей. Другие функции, обычно выполняемые на этом этапе, включают: автоматическую оптическую инспекцию (AOI), которая сравнивает внутренние и внешние слои основных элементов стоимости на ПП с загруженными данными CAM на предмет целостности и правил проектирования, испытания на надежность и статистический контроль качества (SPC), когда это требуется заказчиками.

После окончательного отверждения вашей платы производитель затем начинает процесс электрического тестирования с использованием тестовых точек, которые вы указали на макете вашей платы. Все платы, прошедшие этот процесс верификации, считаются завершенными и затем отправляются через отгрузку и транспортировку.

Типичные основные элементы стоимости в процессе производства печатных плат[1-1]

Стоимость изготовления вашей платы во многом определяется конкретными материалами и деталями, которые вы указываете на этапе проектирования. Осведомленные инженеры уделяют время тщательному согласованию факторов стоимости с необходимостью соответствия предполагаемым функциональным требованиям, как указано в спецификациях их продукта. Некоторые из наиболее распространенных факторов стоимости и стратегий снижения затрат в процессе производства представлены в таблице ниже и включают:

Typical Cost Drivers in the PCB Manufacturing Process[

 

Принятие решений в дизайне, ориентированных на производство

Понимая вышеизложенные знания о типичном процессе производства печатных плат, вы будете на правильном пути к более осознанному выбору материалов и деталей на этапе проектирования. С пониманием процесса производства за нашими плечами, теперь пришло время перейти к практическому процессу проектирования для производства, начиная с выбора материалов.

Выбор ваших материалов

Введение

Каждый процесс проектирования начинается с выбора материалов, и эта глава сосредоточена на выборе подходящих материалов для вашего дизайна печатной платы, учитывая конкретные требования к дизайну, которые вы изложите в своих спецификациях. Мы будем в основном сосредоточены на FR-4, поскольку это наиболее часто используемый материал для дизайна печатных плат. Если ваши конкретные требования к материалам не перечислены в разделах ниже, пожалуйста, свяжитесь с вашим производителем для дальнейшей консультации.

Базовый процесс выбора материалов

При проектировании печатной платы (PCB) существует несколько вариантов материалов, которые следует рассмотреть, исходя из уникальных потребностей вашего дизайна. Прежде чем выбирать материал, рекомендуется сначала определить функциональные и надежностные требования, которым должна соответствовать ваша плата. Эти требования обычно включают:

  • Электрические свойства
  • Тепловые свойства
  • Соединения (припаянные компоненты, разъемы и т.д.)
  • Целостность конструкции платы
  • Плотность схемы

Как общее правило, помните, что чем больше вы увеличиваете сложность и свойства вашего дизайна, тем больше расходов вы понесете в процессе производства. Всегда должен быть найден тщательно продуманный баланс, чтобы удовлетворить как бюджетные, так и функциональные, и надежностные цели для ваших конкретных потребностей в дизайне. Смотрите Рисунок 2 для наглядного представления о том, как начать процесс выбора материала[2-1].

Figure 2 - Designer/End-User Materials Selection Map

Рисунок 2 - Карта выбора материалов для дизайнера/конечного пользователя[2-1]

Дополнительные критерии для выбора материалов

Когда вы начинаете создавать композит из выбранных материалов, вам следует внимательно отнестись к характеристикам температуры. На практике материал с самым низким рейтингом будет определять максимальную температуру конечного продукта. Другие пункты, которые также следует учитывать при сравнении различных материалов, включают:

  • Формула смолы
  • Огнестойкость
  • Термическая стабильность
  • Структурная прочность
  • Электрические свойства
  • Прочность при изгибе
  • Максимальная непрерывная безопасная рабочая температура
  • Температура стеклования (Tg)
  • Материал армирующего слоя
  • Нестандартные размеры и допуски
  • Обрабатываемость или возможность вырубки
  • Коэффициенты теплового расширения (CTE)
  • Размерная стабильность
  • Общие допуски по толщине

В следующих разделах будет подробно рассмотрены некоторые из различных материальных свойств для основных компонентов, составляющих дизайн печатной платы, включая электрические свойства, FR-4 и медь.

Свойства материалов подробно

Электрические свойства

Наиболее критические свойства, которые следует учитывать для электрических требований, это электрическая прочность, диэлектрическая постоянная и устойчивость к влаге. См. Рисунок 3 для списка некоторых более распространенных материалов и их связанных значений свойств. Не забудьте проконсультироваться с вашим производителем для получения более конкретных данных о электрических свойствах.

Figure 3 - Typical Properties of Common Dielectric Materials

Рисунок 3 - Типичные свойства обычных диэлектрических материалов [2-2]

Стандартные значения FR-4

Значения по умолчанию на рисунке 4 ниже для FR-4 могут быть использованы в качестве базовой линии для определения ваших конкретных требований к материалу. Эти значения будут изменяться в зависимости от вашего указанного базового материала и толщины, как показано в следующих разделах.

figure 4 - Default fr-4 Material Values

Рисунок 4 - Значения материала FR-4 по умолчанию[2-3]

Базовый материал и толщина FR-4

Значения на рисунке 5 ниже перечисляют наиболее распространенные материалы FR-4, используемые сегодня для многослойных плат, и помогут вам выбрать подходящую толщину для вашего FR-4. Толщина конкретных вариаций FR-4, включая GETEK®, Rogers®, FR-406 и FR-408, схожа и также может быть рассчитана с использованием этой таблицы.

Figure 5 - FR-4 Material Thickness Reference

Рисунок 5 - Справочник по толщине материала FR-4[2-4]

Обозначение и толщина препрега FR-4

Препрег (предварительно пропитанный) - это листовой материал (например, стеклоткань), который пропитан смолой и отвержден до промежуточной стадии. Большинство производителей печатных плат предлагают пять типов препрега, включая 106, 1080, 2113, 2116 и 7628. Обратитесь к рисунку 6 для конкретных спецификаций толщины каждого типа препрега.

Обратите внимание: существуют ограничения на тип и количество препрег-листов, которые можно разместить между слоями платы. Проконсультируйтесь с вашим производителем относительно потребностей вашей конкретной компоновки платы, чтобы определить правильное обозначение и толщину препрега.

Figure 6 - FR-4 Prepreg Designation and Thickness

Рисунок 6 - Обозначение и толщина препрега FR-4[2-4]

Типы медной фольги

Производители обычно предлагают различные типы фольги на выбор, наиболее распространенными из которых являются электролитическая медь (ED Copper) и прокатанная медь. Жесткие платы обычно используют электролитическую медную фольгу, тогда как жестко-гибкие платы используют прокатанную медную фольгу. Независимо от выбранного вами типа медной фольги, все они будут соответствовать стандартным требованиям IPC-MF-150[2-5]. Если вы выберете альтернативный тип фольги, такой как никель или алюминий, обязательно укажите характеристики на вашем главном чертеже, чтобы избежать недопонимания или проблем с производством.

Значения сопротивления меди

По мере увеличения плотности и сложности плат становится всё более важным рассчитать распределенное сопротивление вашей меди. Вы можете использовать приведенную ниже формулу[2-6] для легкого вычисления удельного сопротивления в ваших медных дорожках:

R = ρ*L/A

где:

R - сопротивление по всей длине дорожки в Омах

ρ - это удельное сопротивление материала дорожки в Ом·метрах

L - это длина дорожки в метрах

A - это площадь поперечного сечения дорожки в квадратных метрах

Также вы можете использовать один из бесплатных инструментов ниже, чтобы быстро рассчитать удельное сопротивление меди, не прибегая к ручным расчетам:

  • Калькулятор схем[2-7]
  • Калькулятор сопротивления дорожек EEWeb[2-8] 
  • Калькулятор сопротивления Endmemo[2-9] 

Токовая нагрузочная способность меди

На рисунке 7 можно использовать в качестве справочного материала для понимания токовой нагрузочной способности внутренних слоев для обычных толщин меди и уровней температуры выше амбиентной. Токовая нагрузочная способность для внешних слоев примерно в 2 раза выше, чем для внутренних слоев. Для более детальных данных о ширинах линий и требованиях к расстоянию между ними смотрите IPC2221[2-10].

encapsulated conductor Figure 7 - Encapsulated Conductor Widths[2-10]

Рисунок 7 - Ширины защищенных проводников[2-10]

Толщина готовой платы

В рамках процесса выбора окончательных материалов вам захочется рассчитать толщину вашей готовой платы. Этот показатель измеряется от меди до меди и будет представлять максимальную толщину вашей готовой платы. Некоторые особенности, которые следует учитывать при расчете толщины платы, включают в себя:

  • Толщина платы будет определять, как производитель настроит свое оборудование для обработки.
  • Толщина платы повлияет на ограничения вашей платы в процессе производства, включая соотношения сторон.
  • Производители обычно предлагают ламинирование толщиной от 0,0008” до 0,240”, включая маску пайки.
  • Платы толщиной менее 0,05” обычно требуют особой обработки и процессинга, что может привести к увеличению стоимости и времени обработки.

Завершение выбора материалов

Теперь у вас есть знания, необходимые для окончательного выбора основных материалов для вашего следующего готового к производству дизайна печатной платы. Подводя итог, базовые материалы и необходимые значения свойств, которые вам понадобятся перед началом процесса дизайна, включают:

summarize, the base materials and the required property values

 

Имея эти значения, вы можете затем рассчитать максимальную толщину вашей платы, которая будет иметь прямое влияние как на стоимость производства, так и на требования к обработке со стороны вашего производителя. В следующем разделе будет рассмотрено, как стратегически подходить к размещению элементов на печатной плате для производства, включая размещение переходных отверстий/отверстий, слои маски пайки, документацию на шелкографию и многое другое.

Стратегия размещения элементов на печатной плате

Введение

После того как вы определились с выбором материалов, пришло время углубиться в конкретные детали вашей разводки печатной платы. Хотя рабочие процессы инженеров могут отличаться от дизайнера к дизайнеру, существует ряд основных аспектов проектирования, которые требуют точного соответствия требованиям DFM, чтобы считать плату на 100% готовой к производству. В следующих разделах вы узнаете детали стратегии разработки вашей разводки печатной платы, включая спецификации для поверхностного монтажа и сквозного монтажа, документацию для шелкографии, применение паяльной маски и многое другое.

Выбор между сквозным монтажом и поверхностным монтажом

При проектировании печатной платы обычно выбирают либо технологию поверхностного монтажа (SMT), либо сквозной монтаж для монтажа компонентов. Если вы используете оба метода производства, то ваша плата считается гибридной. Исходя из текущих тенденций в дизайне печатных плат, рекомендуется использовать компоненты в виде устройств поверхностного монтажа (SMD), поскольку эта технология доминирует на рынке дизайна печатных плат с 1990-х годов и включает множество преимуществ, включая более высокую плотность размещения на плате при более низкой стоимости. Учитывайте следующее, принимая решение между SMT и сквозным монтажом:

  • Печатные платы с устройствами с металлизированными отверстиями (PTH) паяют методом волны, в то время как платы с поверхностным монтажом (SMD) могут быть паяны как методом волны, так и методом переплава.
  • Смешивание этих двух технологий приведет к необходимости использования отдельных процессов для изготовления вашей платы и увеличит общее время и стоимость производства.
  • Некоторые производители могут вручную устанавливать компоненты с металлизированными отверстиями, что также увеличит общее время и стоимость производства.

Метод установки компонентов, который вы выберете, будет иметь прямое влияние на общие затраты и время производства. Рекомендуется придерживаться SMT для профессиональных дизайнов плат, поскольку это обеспечивает более быстрое выполнение заказов и высокую надежность.

Шелкография и идентификаторы компонентов

Все контуры компонентов на вашей шелкографии должны быть помечены обозначением ссылки и указателями полярности (если применимо). Важно убедиться, что эти обозначения и указатели читаемы и видны даже после установки компонентов для упрощения проверки после производства. На рисунке 8 представлены рекомендуемые рекомендации по размещению мест обозначений ссылок и маркировки полярности на вашей шелкографии:

Chip Components Via features should be avoided when placing reference designators on Silkscreen Polarized Capacitors Diode/LED SOIC, SOP, SSOP, etc. QFP, TQFP figure 8 - Placement for component reference Designations

Рисунок 8 - Размещение обозначений компонентов

Обозначения компонентов

На рисунке 9 представлен список стандартных отраслевых обозначений по стандарту IPC-2612[3-1] для создания символов схем. Рекомендуется использовать эти обозначения во всех ваших проектах плат, чтобы обеспечить их единообразие.

figure 9 - component reference Designators[3-1]

Рисунок 9 - Обозначения компонентов[3-1]

*Не является буквой класса, но обычно используется для обозначения точек тестирования в целях обслуживания.

Примечание: Приведенный выше список не является исчерпывающим. См. стандартный список букв классификации в ANSI Y32.2/IEEE Std 315 [3-2], раздел 22 и индекс.

Маска для пайки

Маска для пайки - это тонкий слой, похожий на лак, который наносится в качестве финального покрытия на вашу печатную плату для защиты различных элементов, включая медные дорожки и земляные плоскости, которые не должны паяться. Некоторые преимущества маски для пайки включают:

  • Защиту вашей печатной платы от окислительного повреждения.
  • Предотвращение кражи и образования мостиков пайки (коротких замыканий) между проводниками и контактными площадками.
  • Предотвращение отслаивания в процессе сборки, если нанесено непосредственно на чистую медь.

Основные требования к зазорам для маски пайки

Везде, где требуется пайка или электрический контакт (вокруг SMD и PTH площадок, отверстий для инструментов, зон контакта экранов, маркеров позиционирования и т.д.), необходимо предусмотреть зазор для паяльной маски. Указание зазора для паяльной маски гарантирует, что в процессе изготовления паяльная маска не будет заходить на площадки, что может привести к уменьшению паяного филета или полному отсутствию контакта, если не указаны соответствующие требования к зазору. Смотрите Рисунок 10 ниже для правильных требований к зазору паяльной маски на площадках и дорожках:

IPC A600 Rev E class II and III acceptance requirement

 

В приведенном выше примере, если минимальное расстояние между площадкой и дорожкой (колонка B) меньше требуемого, то паяльная маска будет нанесена на площадку или обнаженный металл на дорожке, что может привести к неисправности платы.

Паяльная маска между SMD площадками

Если требуется паяльная маска между SMD площадками и недостаточно места для ее нанесения, то рекомендуется учитывать два аспекта:

  • Минимальное расстояние между площадками.
  • Минимальный размер паяльной маски, который ваш производитель может воспроизвести успешно.

С учетом этих двух требований рекомендуется либо увеличить расстояние между площадками для нанесения паяльной маски, либо проконсультироваться с вашим производителем для определения дополнительных альтернатив.

Переходные отверстия и отверстия

Переходные отверстия (виас) являются критически важной частью каждого дизайна печатной платы и отвечают за передачу электрического тока между слоями. Они также могут значительно увеличить стоимость производства, если не соблюдать единые требования к очистке и размерам. В следующих разделах будут рассмотрены спецификации очистки и размеров для переходных отверстий и отверстий, а также конкретные применения виас.

Требования к очистке виас

Стандартные виас должны иметь минимальные зазоры от соседних проводников, и размер зазора во многом зависит от того, закрыто виа или открыто. Часто можно заметить, что открытые виас требуют больших зазоров для закрытия открытых электрических соединений по сравнению с закрытыми виас.

Руководящие принципы размеров виас

При проектировании металлизированных переходных отверстий рекомендуется поддерживать соотношение сторон 1:1 между диаметром отверстия и толщиной субстрата. Это правило позволит обеспечить адекватное накопление меди во всем отверстии в процессе изготовления. Например, для субстрата толщиной 0.20 дюйма отверстия должны быть как минимум 0.20 дюйма в диаметре. Однако большинство производителей имеют широкий выбор размеров сверл и обычно удовлетворяют требованиям за пределами этого общего рекомендации. Одна вещь, которую следует помнить при выборе размера отверстия, заключается в том, что готовое металлизированное сквозное отверстие будет уже из-за металлизации. Рисунок 11 показывает типичные стандартные размеры сверл:

figure 11 - standard Drill sizes for Vias and holes

Рисунок 11 - Стандартные размеры сверл для переходных отверстий и отверстий

Кольцевые зоны

Кольцевая зона - это разница между диаметром площадки и соответствующим диаметром сверления; другими словами, это область на площадке, окружающая переходное отверстие. Рисунок 12 показывает, как легко рассчитать ширину кольцевой зоны:

Ширина кольцевой зоны = (диаметр площадки - диаметр отверстия) / 2

figure 12 - recommended annular ring Width

Рисунок 12 - Рекомендуемая ширина кольцевой зоны

Существует множество условий, которые могут привести к тому, что сверленое отверстие не будет точно в центре во время производства. Если допустимо наличие "касания" на площадках вашего готового продукта, то рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем относительно их рекомендаций по минимальной ширине кольцевых зон.

Чтобы обеспечить минимальное кольцо шириной 0,001 дюйма на готовом продукте, все площадки на вашем проекте должны быть на 0,0008 дюйма (2 x 0,0004 дюйма) больше, чем просверленное отверстие. Это гарантирует, что просверленное отверстие будет касаться края площадки. Если вы не покрываете сквозные отверстия в своих проектах металлизацией, это может привести к уменьшению размеров кольца, что, в свою очередь, может привести к отрыву кольца во время пайки или его разрушению во время нормальной работы платы. Это происходит из-за отсутствия поддержки со стороны металлизированного барреля.

figure 13 - Drilled and Plated hole Diameters

Рисунок 13 - Диаметры просверленных и металлизированных отверстий

Открытые переходные отверстия

Открытые переходные отверстия - это открытые электрические соединения, которые не покрыты маской для пайки. Минимальное расстояние между открытыми переходными отверстиями и другими переходными отверстиями или контактными площадками, не примыкающими к площадке, должно составлять 0,15 дюйма, при этом предпочтительным является расстояние 0,20 дюйма.

Закрытые переходные отверстия

Закрытие переходного отверстия (via) паяльной маской покрывает отверстие и кольцевую зону вокруг него маской и должно быть установлено как метод по умолчанию в вашем процессе проектирования. Имейте в виду, что обычно производитель не предпринимает дополнительных шагов, чтобы гарантировать, что отверстие via останется закрытым. Если вы хотите убедиться, что ваше переходное отверстие закрыто и покрыто, вы должны указать в вашем производственном чертеже, что вы хотите, чтобы эти vias были заполнены маской, что также называется заполнением маской. Это особенно важно для конструкций BGA, где vias находятся близко к SMD-площадкам BGA.

Смотрите Рисунок 14 для примеров рекомендуемых приложений закрытия via:

figure 14 - recommended Via tenting applications on a bga

Рисунок 14 - Рекомендуемые приложения закрытия via на BGA

Via-in-pads и микро-vias

Via-in-pads позволяют размещать байпасные конденсаторы близко и облегчают трассировку для любых BGA с любым шагом шариков, а также помогают с тепловым управлением и заземлением. Следуйте приведенным ниже рекомендациям, когда ваша конструкция требует использования via-in-pads:

  • Via-in-pads должны быть закрыты медной крышкой. Кроме того, противоположная сторона vias должна быть либо закрыта медной крышкой (если используется как точка внутрисхемного тестирования (ICT)), либо закрыта маской, чтобы гарантировать, что химикаты для покрытия не останутся внутри via.
  • Если отверстия в площадках не закрыты, это может привести к дополнительным затратам на сборку из-за утечки припоя (перераспределения припоя от предполагаемого соединения) и вымывания припоя (недостатка припоя и пустот в предполагаемых соединениях).

Слепые и скрытые переходы

Подобно сквозным отверстиям, слепые и/или скрытые переходы (BBV) являются отверстиями, соединяющими один или несколько слоев. В этом процессе слепой переход соединяет внешний слой с одним или несколькими внутренними слоями, но не с обоими внешними слоями, а скрытый переход соединяет один или несколько внутренних слоев, но не с внешним слоем. Это важно, поскольку такие типы переходов позволяют делать платы более плотными и экономить место на плате, не требуя дополнительного пространства на слоях компонентов. Смотрите Рисунок 15 для примера применения слепых и скрытых переходов:

figure 15 - blind and buried Vias

Рисунок 15 - Слепые и скрытые переходы

Одна особенность, на которую следует обратить внимание при использовании слепых переходов, - это глубина сверления (от внешнего слоя к внутреннему слою). Например, если у вас плата толщиной 0.062 дюйма с 8 слоями, максимальная глубина отверстия слепого перехода не может превышать 0.018 дюйма (для перехода 0.035 дюйма с отверстием 0.018 дюйма).

В качестве общего правила, размер площадок переходных отверстий внутренних слоев должен быть примерно на 0,016 дюйма больше размера сверления, так как это обеспечит хорошую выходную годность для вашего производителя. Рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем, чтобы лучше понять их ограничения по дизайну BBV для веса меди, минимального размера сверления и максимальных требований к соотношению сторон.

Переходные отверстия под BGA

Процессы переплавки могут вызвать смещение или наклон компонентов в чипе, что приводит к короткому замыканию одной стороны компонента чипа с близлежащим открытым переходным отверстием. Из-за этого рекомендуется, чтобы переходные отверстия BGA по умолчанию были закрыты в ваших правилах дизайна. Используйте приведенные ниже рекомендации для определения рекомендуемого расстояния очистки для открытой зоны запрета:

  • Если переходное отверстие находится рядом с площадкой SMD, оно должно быть как минимум 50% от ширины окончания компонента.
  • Если переходное отверстие находится в конце площадки SMD, оно должно быть как минимум 0,15 дюйма (желательно 0,20 дюйма).

На рисунке 16 показаны некоторые примеры хороших практик размещения переходных отверстий рядом с компонентами чипа:

examples of good design practices for vias that are placed near chip components

 

figure 16 - Via Placement guidelines near chip components

Рисунок 16 - Рекомендации по размещению переходных отверстий рядом с компонентами чипа

Площадки в форме капли

Цель добавления каплевидного площадки заключается в уменьшении механического и теплового напряжения в месте соединения дорожки с площадкой за счет предоставления дополнительной поддержки из меди/металла. Это также помогает обеспечить хорошее соединение и его поддержание, поскольку увеличивает допуск производителя печатных плат, когда при сверлении происходит смещение.

Процесс создания каплевидных соединений включает добавление меди к месту соединения существующей площадки и выхода дорожки. Важно в первую очередь добавлять их к сквозным отверстиям, где может быть маленькое соотношение дорожка-площадка. Их также следует добавлять к цепям, идущим от площадки (сплошной или через площадку), и это становится важнее по мере сужения дорожки. Для дорожек шириной более 0.20 дюйма каплевидные соединения обычно не нужны. Как правило, если ваша конструкция не является устройством РЧ или высокочастотным, добавляйте каплевидные соединения на заключительном этапе вашего проектирования. На рисунке 17 показаны различные примеры каплевидных соединений и рекомендуемые требования к их расположению и форме:

figure 17 - recommended teardrop shapes

Рисунок 17 - Рекомендуемые формы каплевидных соединений

Соотношение сторон покрытия

Отношение сторон - это соотношение между толщиной платы и размером сверленного отверстия (до покрытия) [3-4]. Это соотношение будет направлять вашего производителя, чтобы они не превышали механические возможности своего сверлильного оборудования. На рисунке 18 показан визуальный пример того, как определяются отношения сторон на печатной плате:

figure 18 - Determining an aspect ratio for a Pcb

Рисунок 18 - Определение отношения сторон для печатной платы

Например, печатная плата толщиной 0.065 дюйма и размером отверстия 0.020 дюйма будет иметь отношение сторон равное 3:1. Это соотношение важно, так как оно связано также с процессом покрытия. Размеры отверстий, которые слишком малы по сравнению с толщиной платы (высокие отношения сторон), могут не достичь приемлемого медного покрытия, когда растворы для покрытия проходят через отверстие. На рисунке 19 представлен общий набор рекомендаций для установления отношений сторон:

figure 19 - aspect ratio Matrix for specific board thicknesses[3-5]

Рисунок 19 - Матрица отношения сторон для конкретных толщин плат[3-5]

Рекомендации по размещению, расположению и трассировке переходных отверстий

Теперь, когда вы определили размеры и типы ваших переходных отверстий, пришло время начать их размещение и трассировку на макете вашей платы. Ниже вы найдете несколько рекомендаций по размещению, которые следует иметь в виду, особенно для макетов плат, использующих компоненты с сквозным монтажом или пакеты типа SIP.

Рекомендации по размещению переходных отверстий для компонентов с сквозным монтажом

Когда ваша конструкция состоит из компонентов с сквозным монтажом, рекомендуется держать переходные отверстия подальше от этих устройств, так как переходное отверстие может вызвать подтекание припоя и повредить эти компоненты. Также рекомендуется держать переходные отверстия на расстоянии около 0.100 дюйма от пакетов SIP, так как эти пакеты могут быть неправильно вставлены.

Общие рекомендации по размещению переходных отверстий

Поскольку припой может подтекать через переходные отверстия, не рекомендуется размещать их под компонентами в виде чипов, так как это может привести к повреждению, короткому замыканию или отслоению компонента. Это также важно, потому что иногда компоненты в виде чипов необходимо клеить или закреплять эпоксидной смолой на плате, и переходное отверстие под ним или рядом с ним может мешать этой области (см. Рисунок 20 в качестве примера).

figure 20 - Via clearance guidelines for Wave soldering

Рисунок 20 - Рекомендации по зазору для переходных отверстий при волновой пайке

При соединении края переходного отверстия с краем контактной площадки компонента не рекомендуется использовать зазоры менее 0.010 дюйма, если только вы не разрабатываете плотно упакованную плату. Если ваша плата плотно упакована, тогда вам нужно будет покрыть их маской для пайки. Рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем о минимальных зазорах, которые они требуют для более плотных плат. См. Рисунок 21 для примера рекомендуемых соединений переходных отверстий с контактными площадками компонентов:

figure 21a - recommended connections of Vias to Pad components (good Design)

Рисунок 21а - Рекомендуемые соединения переходных отверстий с контактными площадками компонентов (Хорошее проектирование)

figure 21b - not recommended connections of Vias to Pad components (Poor Design)

Рисунок 21б - Не рекомендуемые соединения переходных отверстий с контактными площадками компонентов (Плохое проектирование)

Если вы не соединяете переходное отверстие с контактной площадкой компонента, рекомендуется минимальное расстояние в 0.025 дюйма, и это расстояние следует увеличить до 0.040 дюйма, если переходное отверстие находится на стороне пайки платы.

Смотрите Рисунок 22 и обратите внимание на направление волновой пайки:

figure 22 - Via component spacing for Wave soldering

Рисунок 22 - Расстояние между компонентом и переходным отверстием для волновой пайки

Завершение определения требований к переходным отверстиям

Переходные отверстия являются критически важной частью каждого электронного проекта, и обеспечение того, чтобы ваши зазоры, размеры, типы и методы трассировки оставались последовательными на протяжении всей платы, существенно повысит шансы на проектирование производственно эффективной и экономичной платы. В следующем разделе будет сосредоточено внимание на дополнительных стратегиях размещения платы и других вариантах, которые следует учитывать в процессе проектирования.

Трассировка до контактных площадок компонентов

Когда у вас есть вывод компонента, который может генерировать тепло и соединен с большой дорожкой, производимый теплоперенос может привести к плохому паяному соединению. Это даже может привести к образованию открытых паяных соединений для соединений без маски пайки, поскольку припой может уйти от места соединения компонента.

Для решения этой проблемы сужение трасс может помочь в достижении теплового баланса и предотвратить утечку паяльного материала и тепла от площадки.

Сужение трассы

Общее руководство по сужению трассы заключается в том, чтобы делать её ширину не более 0,010 дюйма в месте соединения с площадкой и протягивать её как минимум на 0,010 дюйма перед соединением с широкой трассой. Если вам нужно соединить широкую трассу с контактной площадкой компонента, их ширина должна быть одинаковой, при этом размеры следует делать как можно меньше. На рисунке 23 показан пример этого процесса:

figure 23b - connecting large traces to component lands (good Design)

Рисунок 23а - Соединение широких трасс с контактными площадками компонентов (Хороший дизайн)

figure 23a - connecting large traces to component lands (good Design)

Рисунок 23b - Соединение широких трасс с контактными площадками компонентов (Хороший дизайн)

Соединение широких заземляющих трасс с контактными площадками компонентов

Когда вам нужно соединить большие земляные дорожки с контактными площадками компонентов, следует сужать дорожки, чтобы обеспечить хорошее балансирование и предотвратить передачу тепла, которое может вызвать перемещение припоя к большой проводящей области. Также можно использовать несколько дорожек для соединения контактных площадок с большими дорожками и земляными плоскостями. Рекомендуется поддерживать ширину дорожки (при сужении) от контактной площадки максимум 0,010 дюйма и минимальную длину от контактной площадки до большой плоскости или дорожки 0,010 дюйма. Смотрите Рисунок 24 для примера этих рекомендаций по расстоянию:

figure 24a - connecting component lands to large conductors (good Design)

Рисунок 24а - Соединение контактных площадок компонентов с большими проводниками (Хорошее проектирование)

figure 24b - connecting component lands to large conductors (Poor Design)

Рисунок 24b - Соединение контактных площадок компонентов с большими проводниками (Плохое проектирование)

Соединение контактных площадок близко расположенных компонентов

При соединении контактных площадок близко расположенных чип-компонентов рекомендуется прокладывать дорожки наружу, а затем обратно к контактным площадкам, а не прокладывать дорожки непосредственно между контактными площадками или через них. Это поможет предотвратить короткие замыкания, которые будут ошибочно перепаяны, предотвратить "тумбстоунинг" из-за плохого теплового баланса, а также избежать холодных паяных соединений и смещения компонентов. Смотрите Рисунок 25 для примера правильного соединения контактных площадок с компонентами:

figure 25a - connecting Pads of closely spaced components (good Design)

Рисунок 25а - Соединение контактных площадок близко расположенных компонентов (Хорошее проектирование)

figure 25b - connecting Pads of closely spaced components (Poor Design)

Рисунок 25b - Соединение контактных площадок близко расположенных компонентов (Плохой дизайн)

figure 25c - connecting Pads of closely spaced components (Poor Design)

Рисунок 25c - Соединение контактных площадок близко расположенных компонентов (Плохой дизайн)

Соединение контактных площадок с дорожками

Каждая контактная площадка должна быть соединена со своей дорожкой, и рекомендуется проводить маршрутизацию либо снаружи краёв, либо внутри краёв контактных площадок, сохраняя при этом симметричность маршрутизации. Это важно и критично в областях без паяльной маски, так как это помогает предотвратить уход паяльного материала от контактной площадки и предотвращает смещение компонентов. В общем, большинство производителей захотят видеть сбалансированное количество меди, соединяющей контактные площадки компонентов. Смотрите Рисунок 26 для примеров маршрутизации дорожек и предпочтительных методов соединения дорожек с чиповыми площадками.

Предпочтительная маршрутизация: (стрелки указывают на миграцию припоя)

Preferred routing (arrows indicate solder migration)

 

Приемлемая маршрутизация:

acceptable routing

 

Непредпочтительная маршрутизация: (стрелки указывают на миграцию припоя)

figure 26 - connecting traces to component lands When using soldermask

Рисунок 26 - Соединение дорожек с контактными площадками компонентов при использовании паяльной маски

При маршрутизации выводных SMD компонентов рекомендуется проводить дорожку сверху вниз, а затем обратно, формируя конфигурацию в виде перевёрнутой буквы "U", вместо формирования "H", проводя прямо между площадками. Смотрите Рисунок 27 для примера такой конфигурации в форме буквы "U":

figure 27 - “u” configuration for routing leaded sMD components

Рисунок 27 - Конфигурация "U" для маршрутизации выводных SMD компонентов

Слои и дорожки

Рекомендуется размещать слои питания и земли всегда на внутренних слоях, симметрично и по центру. Это поможет предотвратить изгиб платы, а также поможет с точным позиционированием и размещением компонентов. Большинство производителей сборок допускают изгиб и скручивание на уровне 0.7%-0.75% как для двухслойных печатных плат, так и для многослойных печатных плат с толщиной платы 0.06 дюйма.

Тот же набор рекомендаций применим к дорожкам. Они должны быть расположены как можно более равномерно как в оси X, так и в оси Y и, желательно, в многоориентационном исполнении на всех слоях для предотвращения искривления платы.

Варианты металлизации

Для плат с металлизированными отверстиями (PTH) используется бесэлектролитное меднение, чтобы сделать путь отверстия проводящим достаточно для дальнейшего наращивания металлической меди до толщины, указанной конструктором, которая обычно составляет 0,001 дюйма. Процесс бесэлектролитного меднения также добавляет в среднем 0,0013 дюйма меди к внешним линиям, в дополнение к исходной медной фольге (0,5 унции или 1 унция). Рисунок 28 обобщает наиболее распространенные типы покрытий для всей открытой схемы на плате. Рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем для выбора покрытия, которое будет снижать разложение материала и улучшать консистенцию поверхности при подключении компонентов на вашей плате.

figure 28 - final Plating finish comparisons[3-6]

Рисунок 28 - Сравнение финальных покрытий

Тепловое разгрузочное устройство

Тепловое облегчение критически важно для волновой пайки, обработки SMT и ручной пайки. Это становится еще более важным для сборок с высоким содержанием меди и многослойных плат, поскольку медь может превратиться в теплоотвод, который отводит большую часть тепла от зон пайки. Это может затруднить поддержание температур процесса, а наличие теплового облегчения облегчает пайку сквозных компонентов за счет замедления скорости отвода тепла через металлизированные отверстия. Отсутствие теплового облегчения может привести к плохому заполнению отверстий и холодным паяным соединениям, а также может повлиять на возможности переработки. Некоторые преимущества добавления теплового облегчения на вашу плату включают:

  • Лучший контроль за размером отверстия.
  • Большая однородность толщины покрытия.
  • Более быстрый и легкий осмотр паяных соединений.

Как общее правило, рекомендуется использовать узор теплового облегчения для любого переходного отверстия или отверстия, которое соединено с земляной или силовой плоскостью. Также рекомендуется избегать использования теплового облегчения в отверстиях для компонентов с пресс-посадкой и учитывать тепловую емкость в ваших расчетах. Смотрите Рисунок 29 для примера типичного узора теплового облегчения на макете платы:

figure 29 - typical thermal relief Pattern

Рисунок 29 - Типичный Узор Теплового Облегчения

Заложение Основы

Эта глава заложила основу для вашего процесса проектирования, позволяя вам стратегически подходить к основам размещения вашей платы, включая использование сквозных или поверхностных монтажных компонентов, четкую документацию вашего шелкографического слоя, понимание важности маски пайки и, наконец, указание размеров и расположения переходных отверстий (виас). Теперь мы готовы погрузиться в конкретные рекомендации по размещению и ориентации компонентов на вашей плате для успешного изготовления вашей печатной платы.

Размещение и ориентация ваших компонентов

Введение

Теперь, когда вы определились с предпочтительными типами компонентов, пришло время решить, как эффективно разместить и ориентировать эти детали на вашей плате. Этот процесс будет иметь большое влияние на то, как вы используете доступное пространство на вашей плате, и может стать одним из самых сложных этапов в вашем процессе проектирования. Ниже вы найдете конкретные рекомендации по оптимизации размещения ваших компонентов, чтобы они были производимы и соответствовали вашим конкретным требованиям к дизайну.

Общие рекомендации по размещению и расстоянию между компонентами

Прежде чем переходить к конкретике размещения и ориентации компонентов, есть несколько общих рекомендаций, которые следует иметь в виду:

  • Для эффективной пайки и размещения рекомендуется ориентировать похожие компоненты в одном направлении.
  • Избегайте размещения компонентов на стороне пайки платы, которые будут находиться за компонентами с металлизированными сквозными отверстиями.
  • Чтобы минимизировать количество процессов, необходимых для сборки платы, старайтесь размещать все ваши SMD-компоненты на одной стороне платы, а все сквозные компоненты (если они смешанные) на верхней стороне платы.
  • Когда у вас есть компоненты смешанной технологии (сквозные сверху и SMT с обеих сторон), производители могут потребовать дополнительный процесс для эпоксидирования нижних компонентов, что увеличит ваши общие производственные затраты.
  • Вы должны завершать все площадки только одной дорожкой и определять ваши площадки с помощью маски для пайки.

Следуя вышеуказанным рекомендациям, вы будете значительно опережать типичного разработчика печатных плат в эффективном использовании макета вашей платы, а также обеспечите изготовление вашей платы без каких-либо задержек. В следующих разделах будут даны конкретные рекомендации по размещению компонентов, их ориентации и завершению.

Конкретные рекомендации по размещению компонентов и ориентации платы

Наличие достаточного расстояния между компонентами критически важно для правильной пайки, выполнения ремонтных работ, тестирования вашей платы и плавного процесса сборки. Плохое расположение компонентов может привести к ручной установке из-за невозможности машины для установки компонентов выполнить свою работу должным образом.

Иногда невозможно избежать разброса компонентов в корпусе на нижней стороне вашей платы. Чтобы избежать затенения и неспаянных выводов, рекомендуется оставлять между каждым компонентом расстояние в 0.100 дюйма, как показано на Рисунке 30:

figure 30 - component spacing to avoid shadowing and unsoldered termination

Рисунок 30 - Расстояние между компонентами для избежания затенения и неспаянных выводов

Рекомендуется, чтобы расстояние между компонентами было равно 1x высоте компонента (или минимум ½ его высоты). На рисунках 31a и b показано минимально рекомендуемое расстояние между компонентами для некоторых наиболее распространенных типов корпусов. Для более подробной информации о расстоянии между компонентами, пожалуйста, обратитесь к IPC-7351[4-1].

Manufacturable/less manufacturable figure 31a - recommended Minimum spacing between sMD components based on sMt Density

Рисунок 31a - Рекомендуемое минимальное расстояние между компонентами SMD в зависимости от плотности SMT

Расстояние между компонентами

figure 31b - standard clearance requirements for component spacing based on type[4-2]

Рисунок 31b - Стандартные требования к зазорам для расстояния между компонентами в зависимости от типа[4-2]

ПРИМЕЧАНИЕ: Разъемы (для PLCC и DIP) и соединители должны располагаться вдали от компонентов BGA и CSP, чтобы предотвратить трещины в сварных соединениях из-за возможного напряжения, возникающего при повторной установке/удалении дополнительных карт или компонентов ИС.

(*) Только для основной стороны. Для вторичной стороны требуется зазор в 0.125 дюйма для всех компонентов SMT от выводов DIP, требующих использования фиксирующего приспособления для выборочной волновой пайки. Пресс-фит соединители - исключение и не требуют этого зазора на вторичной стороне.

(**) Расширенный вариант, если это абсолютно необходимо:

Компоненты 0402 могут быть размещены на расстоянии 20 милов друг от друга.

Компоненты 0603 могут быть размещены на расстоянии 25 милов друг от друга.

Эти числа применимы только к Viasystems и требуют особой настройки с их стороны.

Viasystems следует уведомить до начала изготовления платы.

Ориентация компонентов и платы

Важно уделить время тщательной ориентации ваших компонентов, поскольку это напрямую влияет на производимость вашей платы и надежность процесса сборки. Несколько переменных будут определять, как ваша плата будет размещена и паяна на оборудовании для сборки вашего производителя, включая отверстия для инструментов, расположение разъемов, компоненты на краях и контур ПП. Смотрите Рисунок 32 для сравнения макетов плат с плохо размещенными компонентами и теми, где компоненты размещены с достаточным пространством.

figure 32a - clustering large components requires high temp reflow (can damage chips)

Рисунок 32а - Группировка крупных компонентов требует пайки с высокой температурой (может повредить чипы)

Эта плата должна быть перепаяна при более высокой температуре, что может привести к повреждению чиповых компонентов. Это связано с размещением крупных компонентов в одной конкретной области платы.

figure 32b - spreading out large components for better thermal Distribution

Рисунок 32b - Распределение крупных компонентов для лучшего теплового распределения

Для лучшего теплового распределения лучше распределять крупные компоненты по всей плате.

figure 33 termination Pulled away from component Pad Due to Poor thermal balance (tombstoning)

Рисунок 33: Отрыв окончания от площадки компонента из-за плохого теплового баланса (Tombstoning) 

Если ваша плата состоит из крупных компонентов с высотой более 0,20 дюйма, рекомендуется делать расстояние между компонентами равным высоте самого большого компонента. Эта стратегия обеспечивает достаточно места для визуального осмотра и упрощает ремонтные работы.

Для достижения лучшего теплового баланса вашей платы во время переплавки, следует распределять компоненты как можно более равномерно по всей плате. Это обеспечит, что ни одна область на вашей плате не будет значительно горячее другой. Также рекомендуется избегать концентрации крупных компонентов в одной области платы, чтобы помочь минимизировать изгиб и скручивание, обеспечивая сбалансированное тепловое распределение.

Ориентация платы для волновой пайки

Производители обычно предпочитают, чтобы плата проходила через паяльную машину вдоль своей длинной оси. Это минимизирует сложность настройки и предотвращает провисание платы вниз во время пайки. Смотрите Рисунок 34 для примера, показывающего нежелательную ориентацию платы к пайке, обусловленную разъемом на краю карты, который мешал бы захватывающему устройству, если бы плата была повернута к предпочтительной длинной оси.

figure 34 - unpreferred board-to-solder orientation

Рисунок 34 - Нежелательная ориентация платы к пайке

Ориентация компонентов

Географическое расположение компонента на печатной плате важно для правильного изготовления платы. Рекомендуется ориентировать ваши компоненты относительно контура платы и процесса пайки вдоль длинной оси печатной платы, где ваши малогабаритные интегральные схемы (SOIC) устанавливаются параллельно направлению потока пайки, как показано на рисунках 35 а и б.

figure 35a board in this orientation (top & bottom) is soldered in the long axis (Preferred orientation)

Рисунок 35а: Плата в этой ориентации (верх и низ) паяется вдоль длинной оси (предпочтительная ориентация)

figure 35b bottom side component orientation for Wave solder (non-Preferred)

Рисунок 35б: Ориентация компонентов на нижней стороне для волновой пайки (непредпочтительно)

Для чип-компонентов оба вывода должны быть параллельны волне пайки, чтобы их можно было паять одновременно. Избегайте затенения, не размещая чип-компоненты перпендикулярно друг другу. Это также поможет избежать неравномерных паяных филлетов (и пропусков), которые обычно создают напряжение на паяных соединениях. Рисунок 36 показывает визуальный пример правильной ориентации чип-компонентов.

figure 36a good chip component orientation

Рисунок 36а: Хорошая ориентация чип-компонентов

figure 36b Poor chip component orientation

Рисунок 36б: Плохая ориентация чип-компонентов

Чем больше затенения мелких компонентов на вашей плате от волны пайки, тем выше вероятность того, что на вашей печатной плате образуются открытые паяные соединения. Убедитесь, что направление пайки вашей платы расположено таким образом, чтобы большие компоненты не затеняли меньшие чиповые компоненты, как показано на рисунке 37 ниже.

figure 37a good component Placement

Рисунок 37а: Хорошее размещение компонентов

figure 37b Poor component Placement (shadowing)

Рисунок 37b: Плохое размещение компонентов (Затенение)

Ориентация BGA

Рекомендуется размещать BGA на верхней стороне платы, чтобы исключить возможность открытых паяных соединений во время второго прохода переплавки. Ваш производитель может потребовать дополнительные шаги в процессе сборки, если у вас есть компоненты BGA с обеих сторон платы.

Эти дополнительные шаги обеспечат временную поддержку другой стороны BGA во время процесса переплавки второго прохода.

Избегайте размещения BGA и больших компонентов в корпусе quad flat package (QFP) в центре печатной платы, чтобы предотвратить её искривление из-за тяжелых деталей. Несоблюдение этого руководства может привести к открытым паяным соединениям, как показано на рисунке 38, и является проблемой для стандартных плат толщиной 0.062 дюйма, когда площадь платы превышает 25 квадратных дюймов.

figure 38 - example of the bow-and-twist effect on bga Devices

Рисунок 38 - Пример эффекта изгиба и скручивания на устройствах BGA

Если ваша конструкция содержит компоненты BGA с обеих сторон платы, рекомендуется смещать каждый BGA для упрощения переработки и облегчения инспекции шариков пайки, как показано на рисунке 39.

figure 39 - bga Mounting strategy

Рисунок 39 - Стратегия монтажа BGA

Размещение чипа под устройством

Когда вы указываете размещение чипа под устройством, это может усложнить инспекции, переработку и тестирование. Если размещено под гнездами BGA или гнездами ZIF, необходимо учитывать уменьшение размера шарика BGA, которое обычно составляет около 25% от диаметра шарика. Рекомендуется учитывать допуски стека в таких конструкциях, поскольку они делают невозможным инспекцию скрытых устройств и усложняют переработку.

Ограничения на размещение резисторных сборок (R-Pack)

Производители печатных плат предпочитают резисторные сборки с выпуклым типом окончания и внешними паяными соединениями. Такие типы резисторных сборок обеспечивают лучшее расстояние и упрощают пайку, что облегчает визуальный контроль и инспекцию паяных соединений.

Размещение конденсаторов

Чтобы сохранить консистенцию вашего дизайна и помочь в процессе сборки, рекомендуется размещать все поляризованные конденсаторы таким образом, чтобы положительный конец был направлен вправо или вниз. Как вы видели ранее, полярность должна быть указана на шелкографии на контуре пакета. Разделительные конденсаторы всегда должны размещаться как можно ближе к выводу питания ИС и ориентироваться перпендикулярно компонентам SOIC и направлению пайки.

Двусторонние платы

Расстояние между площадками (от площадки до площадки), которые расположены перпендикулярно и параллельно направлению пайки, должно быть не менее 0.025 дюйма, чтобы избежать образования мостиков из припоя. Также рекомендуется поддерживать минимальное расстояние в 0.025 дюйма от края сквозного отверстия или переходного отверстия (via) до площадки для поверхностного монтажа или другого переходного отверстия.

Компоненты и волновая пайка

Все компоненты, используемые на стороне сборки для волновой пайки, должны быть заранее одобрены вашим производителем для погружения в ванну с припоем. Для высоких компонентов (выше 0.0100 дюйма), таких как танталовые конденсаторы, рекомендуется иметь минимальное расстояние между площадками не менее 0.100 дюйма (со всех сторон), чтобы избежать пропусков и разрывов соединений во время операции волновой пайки.

Некоторые типы компонентов чувствительны к волновой пайке при повышенных температурах, и не рекомендуется размещать их на обратной стороне вашей платы (нижний слой), где волна припоя могла бы соприкоснуться с компонентом. Компоненты, размещение которых на обратной стороне платы (нижний слой) не рекомендуется, включают в себя:

  • Компоненты BGA.
  • Не заключенные в корпус индукторы.
  • Компоненты QFP.
  • Устройства с выводами типа «J».
  • Разъемы.
  • Любые другие устройства, которые не могут быть погружены в припой.

Компоненты с монтажом через отверстие

Определяя требуемый окончательный размер PTH (отверстия под вывод), имейте в виду, что если PTH слишком велик, компонент не будет удерживаться на месте и может сместиться, увеличивая вероятность "подъема" и создавая короткие замыкания из-за затопления припоем во время волновой пайки. Если PTH слишком мал, компонент может не влезть в PTH, что может привести к недостаточной заполненности припоем. Легко перепутать ориентацию компонента с монтажом через отверстие, поэтому предпочтительнее использовать однонаправленные пакеты вместо двунаправленных. Рисунок 40 дает общий набор рекомендаций для определения окончательных размеров PTH:

figure 40 - Pin-to-hole recommendations for through-hole components[4-3]

Рисунок 40 - Рекомендации по соотношению вывод-отверстие для компонентов с монтажом через отверстие[4-3]

С информацией, представленной в этой главе, теперь вы хорошо подготовлены к началу процесса размещения и ориентации компонентов, чтобы соответствовать основным требованиям производимости. Перед началом процесса размещения компонентов рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем, чтобы обсудить любые конкретные требования к размещению, которые не были описаны в предыдущих разделах. Теперь, когда ваш дизайн находится на пути к завершению, пришло время финализировать процесс разработки платы, настроив требования к точкам тестирования в следующей главе.

Настройка требований к точкам тестирования

Определение правильных точек тестирования на макете платы в процессе дизайна критически важно для тестирования и проверки вашей печатной платы производителем. Установленные вами точки тестирования в конечном итоге определят надежность вашей печатной платы и позволят производителю выявить и диагностировать любые потенциальные проблемы до того, как ваша плата покинет производственное предприятие. Эта глава охватит общие требования к тестированию вашей печатной платы, а затем перейдет к конкретике размещения тестовых площадок и панелизации.

Общие требования к точкам тестирования

Прежде чем переходить к конкретике требований к точкам и площадкам тестирования, следует иметь в виду несколько общих рекомендаций:

  • Каждый узел на вашей плате должен иметь по крайней мере одну точку для тестового щупа (желательно две), включая контактные выводы компонентов, соединенных с этим узлом.
  • Не рекомендуется использовать выводы компонентов в качестве точек для тестирования, так как это может привести к отсутствию и трещинам в местах пайки.
  • Рекомендуется распределять точки тестирования по всей плате, а не концентрировать их в одном месте, так как это поможет избежать утечек воздуха при вакуумной упаковке вашей платы.

Тестовые Площадки

Тестовые площадки могут быть выполнены в виде переходных отверстий/площадок, площадки компонента (PTH) или специально выделенной Тестовой Точки (TP) со своим собственным обозначением.

Смотрите Рисунок 41 для примера тестового переходного отверстия.

figure 41 - through-hole test Via

Рисунок 41 - Тестовое Переходное Отверстие

Для тестовых проб используйте диаметры тестовых площадок, указанные ниже, чтобы обеспечить надежные результаты тестирования в процессе производства:

  • Для стандартных тестовых проб 0.100”, 0.070” или 0.050”, диаметр тестовых площадок должен быть между 0.015” и 0.040”, и они должны иметь достаточно площади для пайки для надежного контакта с пробой.
  • Если ваша конструкция требует использования проб 0.030” до 0.015” (например, устройства с мелким шагом), тестовые площадки должны иметь достаточное расстояние вокруг себя (не менее 0.050”).
  • Зонды размером от 0,030” до 0,015” более хрупкие, дорогие, менее надежные, и их использование следует свести к минимуму.
  • Для больших плат (более 12” с любой стороны) размер тестовых площадок следует держать минимум 0,040”.
  • В общем, тестовые площадки не должны располагаться ближе чем на 0,125” от края платы.

Расстояние между тестовыми площадками и требования к инструментам

Расстояние между тестовыми площадками (от центра до центра) должно поддерживаться на уровне 0,100”. Это позволит использовать более крупные зонды, которые дешевле в настройке и обеспечивают более надежные показания.

Чем меньше расстояние между тестовыми площадками, тем вероятнее, что вашему производителю придется использовать меньшие, более дорогие и менее надежные зонды, как показано на рисунке 42.

figure 42 - test Pad spacing

Рисунок 42 - Расстояние между тестовыми площадками

Тестовые площадки для SMT плат

Компоненты на платах SMT высотой 0,35 дюйма (или более) трудно протестировать, поэтому рекомендуется оставлять зазор в 0,100 дюйма между тестовыми площадками и краем этих компонентов. Это позволит избежать необходимости делать вырезы или углубления в пластине для тестирования, если расстояние от площадки до компонента окажется меньше требуемого минимума, как показано на рисунке 43.

figure 43 - test Pad to component spacing for components over .200” high

Рисунок 43 - Расстояние от тестовой площадки до компонента для компонентов высотой более 0,200 дюйма

Для компонентов высотой менее 0,35 дюйма тестовые площадки должны располагаться не ближе 0,040 дюйма от края компонента.

Это позволит избежать повреждения как зонда, так и компонента из-за допусков в размещении компонентов и креплении, как показано на рисунке 44.

figure 44 - test Pad to component spacing for components under 0.200” height

Рисунок 44 - Расстояние от тестовой площадки до компонента для компонентов высотой менее 0,200 дюйма

Требования к инструментам для тестирования

Как минимум, на печатной плате должно быть два отверстия для инструментов. Они должны располагаться как можно дальше друг от друга, по диагонали, и иметь диаметр 0,125 дюйма. Свободная зона вокруг отверстий для инструментов должна иметь кольцевой радиус 0,125 дюйма.

Панелизация

Панелизация, также известная как метод "шаг и повторение", - это способ размещения двух или более печатных плат (PCB) на одной панели, что позволяет защитить платы во время производства, транспортировки и сборки. Поскольку стоимость вашей печатной платы рассчитывается за панель, ваша стоимость будет напрямую зависеть от того, сколько печатных плат может быть изготовлено на одной панели. Панелизация также может сэкономить время за счет одновременной обработки нескольких плат в больших объемах, как показано на рисунке 45.

figure 45 - rectangular circuits in a single Panel with tooling holes and breakout tabs

Рисунок 45 - Прямоугольные схемы на одной панели с технологическими отверстиями и разрывными вкладышами

Изображения печатных плат на панели могут представлять собой один дизайн или группу различных дизайнов. В нескольких местах вдоль края панели просверливаются отверстия, а контур платы не полностью вырезается, чтобы создать вкладыш. После размещения на панели платы затем можно легко отделить до или после установки компонентов.

Рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем, чтобы определить, требуется ли панелизация для изготовления вашей платы. Факторы, которые будут определять, сколько печатных плат может быть размещено на одной панели, включают:

  • Размер отдельного дизайна.
  • Общий вес установленных компонентов.
  • Размер панели оборудования для сборки.
  • Дополнительное расстояние, необходимое для компонентов, выступающих за края.

По мере увеличения количества схем в панели, ее механическая прочность снижается, что может привести к изгибу панели под ее весом во время сборки и рефлоу. Хотя меньшая панель, содержащая меньшее количество плат, может быть более прочной, это может не быть самым эффективным способом использования стандартных размеров панелей производителя ПП. Это добавит дополнительные расходы в процессе сборки.

Общие рекомендации по панелям

Средний размер панели примерно соответствует размеру листа формата А4. Следующие спецификации должны быть включены для стандартной панелизации:

  • Отрывные полосы должны иметь размер около 0.400 дюйма.
  • Фидуциалы должны быть расположены как минимум на 0.125 дюйма от края карты или края рамки панели.
  • Дизайн панелей должен иметь не металлизированные технологические отверстия размером 0.125 дюйма, расположенные на расстоянии 0.2 дюйма от углов рамки (или согласно рекомендациям вашего производителя).
  • Чертеж дизайна панели, который включает:
    • Длину и ширину панели.
    • Размеры отрывных рельсов.
    • Размеры и расположение целей для фидуциалов.
    • Размеры и расположение технологических отверстий.

Технологические полосы

Поскольку печатная плата должна быть зафиксирована на оборудовании для сборки, обычно требуется, чтобы с обеих сторон платы была зона без компонентов шириной 0,200 дюйма. Если компоненты расположены ближе, чем это расстояние, потребуется полоса для инструментов, и вокруг краев платы потребуется дополнительная площадь отходов шириной 0,400 дюйма. Если в вашем проекте компоненты выступают за края печатной платы, ширина рамы для инструментов должна быть соответственно увеличена. Хотя это и не обязательно, наличие фаски 0,100 дюйма на углу полосы для инструментов облегчит выравнивание оборудования для сборки с платой и поможет избежать риска заедания. На рисунке 45 показана стандартная панель с полосами для инструментов, отверстиями и рамками.

Полосы для инструментов удаляются после завершения сборки и извлечения отдельных схем. Если ваш проект не содержит выступающих компонентов, и ближайший компонент к краю находится как минимум в 0,100 дюйма от него, полосы для инструментов вдоль верхнего и нижнего краев будут включены, как показано на рисунке 47 ниже:

figure 47 - tooling strips along the top and bottom edges of a Pcb

Рисунок 47 - Полосы для инструментов вдоль верхнего и нижнего краев печатной платы

Отверстия для инструментов

Технологические отверстия необходимы для точной выравнивания и позиционирования печатной платы в машинах и приспособлениях для обработки (например, приспособления для фрезерования, процесс нанесения паяльной пасты через трафарет, сверлильные станки, испытательные приспособления и т.д.). Минимальная конфигурация должна включать как минимум два не металлизированных отверстия, по одному в каждом углу (напротив друг друга), с диаметром 0,125 дюйма и на расстоянии 0,200 дюйма от края платы. Желательно наличие третьего отверстия, если позволяет пространство, так как это улучшит точность выравнивания и может быть использовано для обеспечения правильной ориентации платы в приспособлении.

Из-за ограничений автоматических установочных головок и технологических контактов, необходимо поддерживать зону без компонентов примерно в 0,400 дюйма от центра отверстия. Эти требования могут варьироваться в зависимости от машины для вставки, поэтому рекомендуется проконсультироваться с производителем печатных плат для обеспечения наилучшей конфигурации. Правильное размещение технологических отверстий можно увидеть на рисунке 48:

figure 48 - Proper tooling hole Placement on a Pcb

Рисунок 48 - Правильное размещение технологических отверстий на печатной плате

Процесс разделения панелей

Ниже приведены несколько методов разделения панелей, каждый из которых имеет свои преимущества в зависимости от физических ограничений формы вашей платы и связанных с ней компонентов. Конкретные требования к вашему дизайну определят, какой именно процесс разделения следует использовать, и рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем для выбора идеального решения.

Отламывающиеся перемычки

Для поддержки отдельных печатных плат в процессе сборки и возможности их удаления после завершения сборки вокруг периметра профиля ПП добавляются несколько маленьких отламывающихся перемычек.

Для лучшей стабильности на каждом краю платы требуется как минимум две перемычки. Эти перемычки должны быть не металлизированными отверстиями диаметром от 20 до 30 милов и расположенными на расстоянии от 40 до 50 милов, как показано на рисунке 49. Этот метод имеет преимущество в том, что плату легко отломить от панели, но при этом останется шероховатый край. Если у вас строгие допуски для механического корпуса, отверстия можно сместить внутрь ПП, чтобы исключить любой материал за пределами края ПП.

figure 49 - breakaway tabs

Рисунок 49 - Отламывающиеся перемычки

Во время разделения на плате и компонентах SMT, расположенных рядом с ушками, может возникнуть напряжение, что может привести к их повреждению. Чтобы минимизировать повреждения, рекомендуется ориентировать эти компоненты под углом 90° к краю платы. В общем, компоненты, дорожки, переходные отверстия и внутренние слои не должны располагаться в пределах 0,100 дюйма от отверстий для разделения.

Цельное разделение

Метод цельного разделения более прочен и использует меньше материала, чем ушки для разделения, к тому же для извлечения платы из панели не требуется использовать ниблер. После разделения платы на краю может остаться немного нежелательного материала, который, возможно, придется зачистить для выравнивания платы. На рисунке 50 показано сечение цельного разделения на печатной плате:

figure 50 - solid breakout Pip

Рисунок 50 - Сечение цельного разделения

V-образное прорезание

V-образное прорезание или V-скоринг - это другой способ отделения плат от панели, часто являющийся хорошим вариантом для плат без выступающих компонентов. Этот альтернативный метод разделения обходится дешевле в реализации и идеален для массового производства. На рисунке 5 показано сечение метода V-образного прорезания:

figure 51a - V groove cross section

Рисунок 51а - Сечение V-образного прореза

Отделение плат от панели с использованием метода V-образного пропила создаст некоторое напряжение вдоль линии отламывания, поэтому рекомендуется размещать компоненты поверхностного монтажа (SMT) на расстоянии не менее 0.100 дюйма от края вашей платы. Пропил V-образным инструментом также приведет к появлению грубого, необработанного края платы после его выполнения производителем печатных плат. На рисунке 51b показаны необходимые линии пропила на панели для метода V-образного пропила:

details for v-groove and break off figure 51b - required grooving lines and Details on V grooved Panel

Рисунок 51b - Необходимые линии пропила и детали на панели с V-образным пропилом

Печатные платы нестандартной формы

Если вы разрабатываете печатную плату нестандартной формы, то рекомендуется использовать технику панелизации в процессе сборки, чтобы оптимизировать производственный процесс вашей платы.

Это приведет к образованию некоторого количества отходов материала, как показано на рисунке 52:

figure 52 - irregular board with infill Panels

Рисунок 52 - Плата нестандартной формы с вставными панелями

Завершение разработки компоновки вашей платы

Добавив на плату соответствующие точки тестирования, вы значительно увеличите вероятность обнаружения любых ошибок, связанных с производством, в процессе валидации после производства. Учитывая, что каждый дизайн имеет свои ограничения и уникальные физические ограничения, всегда рекомендуется проконсультироваться с вашим производителем для определения идеального расположения точек тестирования. С процессом размещения компонентов на вашей плате полностью завершенным, теперь пришло время перейти к процессу подготовки документации после проектирования, чтобы четко передать намерения дизайна выбранному производителю.

Документирование вашей печатной платы для производства

Прежде чем отправить ваш дизайн на производство, вам необходимо убедиться, что он должным образом задокументирован для четкой передачи вашего замысла дизайна. Хотя электронные файлы, такие как Gerber и ODB++, предоставляют достаточно базовой информации для изготовления вашей платы, они не включают все мелкие детали в вашей голове о том, как вы намереваетесь производить вашу плату.

Этап документирования - это ваш шанс точно зафиксировать компоновку вашей платы и избежать любых недопониманий, связанных с намерениями дизайна, которые обычно возникают, когда цели проектирования не переданы ясно. Эта глава будет сосредоточена на создании стандартного шаблона документации для печатной платы и описании всех необходимых деталей, которые вы захотите включить, чтобы улучшить понимание вашего производителя. Следующая глава затем перейдет к деталям вашего основного чертежа. Эта и следующая главы основаны на информации из стандарта IPC-D-325A[6-1].

Размеры чертежей

Первым шагом в создании основного чертежа является выбор подходящей области чертежа, которая будет содержать все ваши чертежи. Размеры вашей области чертежа называются размером чертежа и должны соответствовать стандартным размерам ANSI-Y 14.1[6-1], как показано на рисунке 53[6-2]. По возможности размеры чертежей должны быть согласованы для всей документации, при этом следуя политике документации вашей компании.

figure 53 - standard Drawing sizes for Pcb Documentation

Рисунок 53 - Стандартные размеры чертежей для документации по печатным платам

Основные блоки шаблона ПП для изготовления и сборки

На вашем чертеже печатной платы должно быть включено несколько блоков. Блок содержит дополнительные детали и спецификации, которые помогут четко определить требования к вашему дизайну для производства и должны быть полностью детализированы, чтобы избежать любых потенциальных задержек в производстве или ошибок. На рисунке 54 показано пустое пространство для чертежа с выделенными блоками.

figure 54 - blank Pcb Drawing space with highlighted blocks

Рисунок 54 - Пустое пространство для чертежа печатной платы с выделенными блоками

Зонирование

Зонирование используется для обеспечения ссылки на чертеж и особенно полезно при работе с многостраничными чертежами. Хотя зонировать чертеж можно несколькими способами, рекомендуется выбрать один метод и использовать его во всех ваших проектах ради согласованности. Метод, представленный в этом руководстве, включает следующие рекомендации (см. Рисунок 55):

  • Горизонтальные границы (верхняя и нижняя) листа чертежа должны быть помечены, начиная с «A» в самой левой верхней части чертежа и увеличиваясь по алфавиту по мере перемещения вправо.
  • На вертикальных сторонах (слева и справа) начните с «1» сверху и продолжайте вниз, увеличивая числа по мере движения вниз.
  • Все буквы должны быть заглавными.
figure 55 - example zoning Method

Рисунок 55 - Пример метода зонирования

Блок названия

Блок названия является важной частью вашего проекта печатной платы (PCB), поскольку он передает вашему производителю базовую информацию, необходимую для изготовления вашей платы. При создании блока названия для вашего проекта PCB вам потребуется предоставить множество различных разделов, включая:

  • Название
  • Масштаб
  • Номер чертежа
  • Код клетки
  • Блок утверждения

На следующих рисунках показаны эти разделы в деталях на блоке названия и предоставлена дополнительная информация о том, что должно быть включено:

Название и подзаголовок

Название и подзаголовок дают краткое и точное описание печатной платы и должны быть написаны заглавными буквами.

figure 56 - title and subtitle block

Рисунок 56 - Блок названия и подзаголовка

Масштаб

Масштаб это отношение фактического дизайна к изображению и должен быть описан в виде дроби.

figure 57 - scale block

Рисунок 57 - Блок масштаба

Номер чертежа (DWG. NO.)

Номер чертежа используется для файлового архивирования и идентификации проекта PCB.

figure 58 - Drawing number block

Рисунок 58 - Блок номера чертежа

Код клетки (если применимо)

Код клетки это пятизначная строка, используемая федеральным правительством для идентификации предприятия.

figure 59 - cage code block

Рисунок 59 - Блок кода клетки

Блок утверждения

Блок утверждения используется для того, чтобы отдельные лица (чертежники, дизайнеры, проверяющие и т.д.) могли подписать и утвердить дизайн.

figure 60 - approval block

Рисунок 60 - Блок утверждения

Хотя требования могут отличаться в зависимости от установленных стандартов CAD вашей организации, вышеупомянутые пять разделов считаются минимально необходимыми требованиями для блока названия. Вам следует работать над установлением собственных стандартов блока названия для будущих проектов. Блоки, показанные на рисунках ниже, включают дополнительные детали, которые могут быть актуальны для спецификаций вашего проекта.

Блок применения

Блок применения является необязательным и разделен на две части, первая из которых - раздел «ИСПОЛЬЗУЕТСЯ НА», а другая - раздел «СЛЕДУЮЩАЯ СБОРКА». Раздел «СЛЕДУЮЩАЯ СБОРКА» сообщает инженеру о следующей сборке, в которой будет использоваться деталь, в то время как «ИСПОЛЬЗУЕТСЯ НА» относится к основной сборке, которая содержит следующую сборку.

figure 61 - application block

Рисунок 61 - Блок применения

Блок ревизий

Блок ревизий используется для отслеживания ревизии проекта и может быть виден на рисунке 62 ниже. Убедитесь, что вы придерживаетесь схемы ревизий вашей компании, но если схема не установлена, используйте предложенную ниже схему ревизий:

  • Первая ревизия обозначается как "A"
  • Вторая ревизия обозначается как "B" и так далее
  • Если буквы закончились, вводите вторую букву. "AA" → "AB"
figure 62 - revision block

Рисунок 62 - Блок ревизий

Номер контракта

Номер контракта, также известный как номер заказа на покупку, используется для связывания и отслеживания проекта.

figure 63 - contract number

Рисунок 63 - Номер контракта

Ключ распределения

Ключ распределения используется для внутренней дистрибуции по определенным отделам вашей организации и должен быть размещен непосредственно над Блоком названия.

figure 64 - Distribution Key

Рисунок 64 - Ключ распределения

Блок материалов

Блок материалов содержит номера, соответствующие соответствующим примечаниям, указывающим используемые материалы.

figure 65 - Material block

Рисунок 65 - Блок материалов

Блок статуса ревизии

Блок статуса ревизии содержит информацию, размещенную на первой странице мастер-чертежа и показывающую статус ревизии для каждого отдельного листа чертежа. Этот блок должен быть расположен в верхнем правом углу вашего шаблона ПП.

figure 66 - revision status block

Рисунок 66 - Блок статуса ревизии

Блок продолжения листа

Блок продолжения используется для листов, отличных от первой страницы. Блок продолжения должен быть размещен в правом нижнем углу страницы, как показано на рисунке 67, и должен включать:

  • Блок утверждения (при необходимости)
  • Код клетки
  • Номер чертежа
  • Ревизия чертежа (по желанию)
  • Номер листа
  • Масштаб
  • Размер
figure 67 - continuation sheets

Рисунок 67 - Листы продолжения

Основные блоки шаблона ПП для изготовления и сборки

Блок заголовка схемы

Хотя блок заголовка схемы содержит много общей информации, как и его аналог для ПП, включая размер чертежа, дату, название и ревизию (см. Рисунок 67), он также имеет ряд отличий, описанных ниже:

figure 68 - schematic title block

Рисунок 68 - Блок заголовка схемы

Блок ссылочных документов

Блок ссылочных документов перечисляет необходимую проектную документацию для производства.

figure 68 - reference Documents block

Рисунок 68 - Блок ссылочных документов

Номер чертежа сборки

Номер чертежа сборки - это уникальный номер, присвоенный чертежу сборки. Чертеж сборки - это подробное изображение всей структуры платы со всеми размещенными компонентами.

Номер чертежа изготовления

Номер чертежа изготовления - это уникальный номер, присвоенный чертежу изготовления. Чертеж изготовления показывает области на плате, требующие конструкции, такие как стек слоев и таблица сверления.

Номер документа спецификации

Номер документа спецификации - это уникальный номер, присвоенный документу спецификации материалов (BOM). Спецификация интегрирует все аспекты вашего проекта для производства готового продукта. Спецификация обсуждается более подробно далее в этом руководстве.

Номер чертежа печатной платы

Номер чертежа печатной платы - это уникальный номер, присвоенный чертежу печатной платы.

Проект

Этот блок используется для ввода названия или номера основного проекта.

Project

 

Имя файла

Имя файла относится к сохраненному имени файла, включая расширение.

File Name

 

Название и адрес компании

Эта область предназначена для названия вашей компании и почтового адреса.

Company Name and Address

 

Завершение вашей базовой документации по изготовлению

Передача основной информации о вашем проекте как производителю, так и заинтересованным сторонам снижает риски недопонимания намерений дизайна. Настоятельно рекомендуется использовать дополнительные блоки, которые наилучшим образом подойдут для конкретных требований вашего проекта, чтобы облегчить организацию документации по дизайну. Организованная документация облегчит понимание вашего дизайнерского замысла через всю документацию. Теперь, когда мы разобрались с именованием и организацией наших документов, давайте рассмотрим содержание основного чертежа.

Документирование Вашего Основного Чертежа

 

Проектирование для производства (DFM) не только о вашем процессе дизайна, это также о понимании того, что происходит как до, так и после завершения компоновки вашей платы, начиная с первого компонента, который вы размещаете в цифровом виде, до последней детали, которую машина для установки компонентов физически размещает на вашей печатной плате. В своей основе DFM столь же много является искусством, сколько и наукой, требуя от инженеров быть в курсе не только своих собственных забот и проблем в процессе дизайна, но и потребностей всех заинтересованных сторон. Это ответственность дизайнера понимать процесс производства печатных плат, чтобы они могли успешно применять практики DFM в своих ПП.

В этом руководстве мы подробно рассмотрели DFM для проектирования печатных плат с двух точек зрения: изготовление и сборка. С точки зрения изготовления, дизайнеры будут ограничены возможностями производства, и они должны убедиться, что физическая компоновка в их системе не нарушает эти ограничения. С точки зрения сборки, дизайнер все еще должен убедиться, что его физическая компоновка не будет мешать основным аспектам процесса сборки и приведет к высоким показателям выхода годных. Чтобы спроектировать успешную печатную плату с первого раза, вам нужно смотреть шире и видеть проектируемую вами конструкцию в цифровом домене как малую часть большой задачи.

Цель этого руководства - предоставить новым дизайнерам инструменты, необходимые для того, чтобы они не нарушали ограничения DFM/DFA в процессе производства печатных плат. Мы предлагаем простые, но важные рекомендации по следующим темам:

  • Обзор процесса изготовления
  • Важные элементы, которые следует включить в посадочные места печатных плат, чтобы облегчить изготовление и сборку
  • Важные свойства материалов, которые применяются при выборе материалов для большинства печатных плат
  • Советы по стратегии компоновки печатной платы для обеспечения успешного производства
  • Документирование вашей печатной платы с помощью чертежей изготовления и сборки

Чтобы узнать больше о других важных темах проектирования печатных плат, ознакомьтесь со страницей Руководств по нашему ресурсному центру Altium.

Загрузить PDF

Об авторе

Об авторе

Закарайа Петерсон (Zachariah Peterson) имеет обширный технический опыт в научных кругах и промышленности. До работы в индустрии печатных плат преподавал в Портлендском государственном университете. Проводил магистерское исследование на хемосорбционных газовых датчиках, кандидатское исследование – по теории случайной лазерной генерации. Имеет опыт научных исследований в области лазеров наночастиц, электронных и оптоэлектронных полупроводниковых приборов, систем защиты окружающей среды и финансовой аналитики. Его работа была опубликована в нескольких рецензируемых журналах и материалах конференций, и он написал сотни технических статей блогов по проектированию печатных плат для множества компаний.

Связанные ресурсы

Связанная техническая документация

Вернуться на главную
Thank you, you are now subscribed to updates.
Altium Need Help?