Phương pháp tốt nhất để Tính toán Kích thước Pad SMD trong Thiết kế PCB

TRANSLATE:

Các linh kiện SMD đòi hỏi các pad hàn có kích thước chính xác trong quá trình lắp ráp. Các nhà thiết kế PCB vẫn phải tự tạo nhiều footprint của họ dựa trên thông tin từ bảng dữ liệu cùng với công thức kích thước pad và land chung. Người thiết kế chịu trách nhiệm đảm bảo kích thước pad là chính xác, hoặc bằng cách tính toán và so sánh với dữ liệu footprint, xem xét qua bảng dữ liệu, hoặc bằng cách ghi nhớ các tiêu chuẩn kích thước pad SMD. Nếu bạn có một linh kiện và bạn không có quyền truy cập vào footprint, và bạn quyết định tự xây dựng footprint, những nguồn lực nào có sẵn để đảm bảo bạn có kích thước pad chính xác?

Tính toán Kích thước Pad SMD

Có một số cách tiếp cận để xác định kích thước pad cho các thành phần SMD. Việc xác định kích thước pad chính xác cũng sẽ phụ thuộc vào loại thành phần và phong cách lắp đặt. Ví dụ, BGAs có yêu cầu kích thước pad khác với các gói không chân (như QFNs) và các gói có chân (như SOIC hoặc chân gullwing). Theo quy tắc chung, pad được kích thước lớn hơn chân thành phần với không gian bổ sung cho mối hàn fillet. Những điểm này được quy định trong tiêu chuẩn IPC-7351 như được trình bày dưới đây.

Tiêu chuẩn IPC-7351B

IPC-7351B: Yêu cầu Chung cho Thiết kế Gắn Bề Mặt và Tiêu chuẩn Mẫu Đất cung cấp các yêu cầu cho mẫu đất của các thành phần phổ biến, bao gồm chi tiết về việc xác định kích thước pad. Nếu bạn muốn tự xác định kích thước pad, bạn có thể sử dụng các công thức được trình bày dưới đây để thực hiện các phép tính này cho các thành phần SMD.

Để biết thêm thông tin về tiêu chuẩn này và thiết kế mẫu đất, đọc bài viết liên quan này.

Khi bạn không chắc chắn về kích thước pad cho các linh kiện của mình, hãy kiểm tra bảng dữ liệu của chúng! Các nhà sản xuất linh kiện cung cấp đủ loại thông tin trong bảng dữ liệu của họ, bao gồm kích thước gói vật lý và mẫu đất được khuyến nghị. Những mẫu đất này thường đáp ứng hoặc vượt quá thông số trong tiêu chuẩn IPC-7351B. Đối với các linh kiện qua lỗ, có một tiêu chuẩn riêng biệt, IPC-7251: Yêu cầu Chung cho Thiết kế Qua Lỗ và Tiêu chuẩn Mẫu Đất.

• Đối với BGA: Kích thước footprint cho BGA cũng phụ thuộc vào khoảng cách giữa các chân trong gói. Theo dõi các hướng dẫn này để xác định kích thước pad trong footprint BGA của bạn. Nếu bạn sử dụng pad được định nghĩa bởi solder-mask, hãy chắc chắn rằng bạn tính toán kích thước pad lớn hơn một chút để diện tích pad lộ ra sẽ là 

Quy ước Đặt Tên Linh Kiện SMD trong IPC-7351B

Tiêu chuẩn IPC-7351B định nghĩa một quy ước đặt tên cho các thành phần SMD dựa trên kích thước của thành phần và mẫu đất. Khi tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu thành phần, các footprint cho một số thành phần được chuẩn hóa theo IPC sẽ có tên tuân theo quy ước này. Trong quy ước đặt tên footprint này, 3-7 ký tự đầu tiên thường là một từ viết tắt định nghĩa loại gói thành phần. Thông tin còn lại trong tên footprint dựa trên thông tin chân và hình dạng thân. Quy ước đặt tên tuân theo mô hình chung:

(Loại gói) + (Loại chân) + (Khoảng cách chân) + (Chiều dài thân) + (Chiều rộng thân) + (Chiều cao)

Nếu bạn đang tìm kiếm các thành phần từ nguồn trực tuyến, hoặc bạn tìm thấy các thành phần đã được xác minh từ thư viện khác, quy ước đặt tên này có thể giúp bạn giải mã thông tin gói. Kích thước pad cụ thể cần thiết trong các gói này có thể được tính toán với các phương pháp được liệt kê ở trên.

Bản in PCB Không Chỉ Là Kích Thước Pad SMD

Kích thước pad SMD bạn sử dụng trong bản in PCB của mình rất quan trọng, nhưng còn có những khía cạnh khác cần được bao gồm trong bản in để đảm bảo thiết kế có thể được thực hiện thành công.

• Lớp silk screen hiển thị chỉ báo chân, đường viền phần tử, và vị trí của chỉ số thiết kế tham chiếu
• Thông tin lớp lắp ráp để bao gồm trong một bản vẽ lắp ráp PCB
• Khoảng mở mặt nạ hàn với giá trị mở rộng được áp dụng trong quy tắc thiết kế PCB của bạn

Lớp mở mặt nạ hàn và các quy tắc khoảng cách liên quan rất quan trọng để ngăn chặn lỗi DFA trong thiết kế và các lỗi sau này trong quá trình lắp ráp. Đội ngũ sản xuất và lắp ráp của bạn có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về những điểm này để đảm bảo bo mạch của bạn không có lỗi.

Công Cụ CAD Của Bạn Có Thể Bao Gồm Một Máy Tính Dấu Chân PCB

Cách nhanh nhất để tạo dấu chân mà tôi đã tìm thấy là sử dụng chức năng xây dựng linh kiện đi kèm với công cụ sắp xếp PCB của bạn. Nhiều hệ thống CAD ngày nay đi kèm với công cụ xây dựng dấu chân giúp bạn giảm bớt công việc nặng nhọc trong việc tạo linh kiện. Một số công cụ này cũng đi kèm với các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của ngành đã được tải trước.

Với những công cụ tạo footprint này là một phần của công cụ thiết kế PCB của bạn, bạn có thể tiết kiệm được rất nhiều thời gian mà trước đây bạn phải dành để tạo ra chúng. Với các thông số footprint đã được tải sẵn trong công cụ tạo footprint, bạn có thể sử dụng nó để xây dựng theo tiêu chuẩn ngành hoặc thực hiện những điều chỉnh thủ công nhỏ nếu cần. Điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm thời gian phải tự mình nghiên cứu tất cả các thông số này. Công cụ tạo footprint cũng sẽ tạo cho bạn với mọi pad và/hoặc mẫu hạ cánh, đồng thời thêm các đường viền phần cần thiết cho silkscreen hoặc hình dạng bản vẽ lắp ráp. Lần này, có thể bạn sẽ ngạc nhiên đến mức há hốc mồm, không phải vì kinh hoàng.

Mọi nhà thiết kế đều cần có các footprint chính xác trong phần mềm thiết kế PCB của họ, nhưng không ai thích tạo chúng! Khi bạn sử dụng Altium Designer^®, bạn sẽ có quyền truy cập vào trình hướng dẫn tạo footprint tuân thủ IPC footprint wizard giúp bạn tạo footprint cho các linh kiện của mình. Để giúp bạn quản lý các linh kiện, bạn có thể truy cập vào các công cụ chuyển đổi thư viện trực tuyến trên nền tảng Altium 365^™, nơi bạn có thể quản lý và chia sẻ dữ liệu thiết kế của mình.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể làm được với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.

Xem Altium hoạt động...

Thiết kế PCB Mạnh mẽ