Tecnologia PCB - Conoscenza della progettazione di pad PCB

La terra, l'unità di base del montaggio superficiale, viene utilizzata per formare il modello di terra del circuito stampato, cioè una varietà di combinazioni di terra progettate per i tipi di componenti speciali. Non c'è niente di più frustrante di una struttura del pad mal progettata. Quando una struttura a tampone non è progettata correttamente, è difficile, a volte persino impossibile, raggiungere il giunto di saldatura previsto. Ci sono due parole inglesi per pad: Land e Pad, che spesso possono essere usati in modo intercambiabile; Tuttavia, in termini di funzionalità, Land è una caratteristica superficiale bidimensionale utilizzata per i componenti montabili in superficie, mentre Pad è una caratteristica tridimensionale utilizzata per i componenti del plug-in. Come regola generale, Land non include fori passanti placcati (PTH, foro passante placcato). I fori di bypass (via) sono placcati attraverso fori (PTH) che collegano diversi strati del circuito. Le vie cieche collegano lo strato più esterno con uno o più strati interni, mentre le vie sepolte collegano solo lo strato interno.

Come notato in precedenza, il terreno di solito non include fori placcati attraverso (PTH). Il PTH in un terreno terrestre rimuove una notevole quantità di saldatura durante il processo di saldatura, con conseguente insufficiente giunzione di saldatura in molti casi. Tuttavia, in alcuni casi, la densità di cablaggio dei componenti è costretta a passare a questa regola, in particolare per il pacchetto di scala chip (CSP, pacchetto scala chip). Sotto il passo di 1,0 mm (0,0394"), è difficile instradare un filo attraverso il "labirinto" del pad. I fori di bypass ciechi e microvie (microvia) sono creati nel pad, consentendo il cablaggio diretto ad un altro strato. Poiché questi fori by-pass sono piccoli e ciechi, non succhiano via troppa saldatura, con conseguente poco o nessun effetto sulla quantità di stagno nei giunti di saldatura.

Ci sono molti documenti industriali da IPC (Association Connecting Electronics Industries), EIA (Electronic Industry Alliance) e JEDEC (Solid State Technology Association), che dovrebbero essere utilizzati per progettare la struttura del pad. Il documento principale è IPC-SM-782 "Surface Mount Design and Land Structure Standard", che fornisce informazioni sulla struttura del terreno per i componenti di montaggio superficiale. Quando J-STD-001 "Requisiti per l'assemblaggio elettrico ed elettronico di saldatura" e IPC-A-610 "Accettabilità dell'assemblaggio elettronico" sono utilizzati come standard di processo del giunto di saldatura, la struttura del pad dovrebbe soddisfare l'intento di IPC-SM-782. Se il pad devia notevolmente da IPC-SM-782, sarà difficile ottenere un giunto di saldatura che soddisfi J-STD-001 e IPC-A-610.

La conoscenza dei componenti (cioè, struttura dei componenti e dimensioni meccaniche) è un requisito di base per la progettazione della struttura del pad. IPC-SM-782 utilizza ampiamente due documenti componenti: EIA-PDP-100 "Registrazione e forma meccanica standard delle parti elettroniche" e JEDEC95 pubblicazione "Registrazione e forma standard dei prodotti solidi e correlati". Indubbiamente, il più importante di questi file è la pubblicazione JEDEC 95, perché tratta i componenti più complessi. Fornisce disegni meccanici di tutte le registrazioni e le apparenze standard di componenti solidi.

La pubblicazione JEDEC JESD30 (disponibile anche per il download gratuito dal sito web JEDEC) definisce le abbreviazioni dei componenti in base alle caratteristiche del pacchetto, ai materiali, alla posizione del terminale, al tipo di pacchetto, alla forma del perno e al numero di terminali. Gli identificatori di carattere, materiale, posizione, forma e quantità sono facoltativi.

Caratteristica del pacchetto: un prefisso a lettere singole o multiple che identifica caratteristiche come altezza e contorno.

Materiale d'imballaggio: un prefisso di una lettera per identificare il materiale d'imballaggio principale.

Posizione del terminale: un prefisso a singola lettera che conferma la posizione del terminale rispetto al contorno del pacchetto.

Tipo di pacchetto: un segno di due lettere che indica il tipo di forma del pacchetto.

Nuovo stile pin: suffisso di una singola lettera per confermare lo stile pin.

Numero di terminali: suffisso numerico a una, due o tre cifre per indicare il numero di terminali.

Un semplice elenco di identificatori di funzionalità dei pacchetti di montaggio superficiale include:

· E per espandere la distanza (>1,27 mm)

· F passo fine (<0,5 mm); limitatamente ai componenti QFP

· Distanza di restringimento S (<0,65 mm); tutti i componenti tranne QFP.

· Tipo sottile T (spessore del corpo di 1,0 mm)

Un semplice elenco di identificatori di posizione del terminale per montaggio superficiale include:

· I perni doppi sono sui lati opposti di un pacchetto quadrato o rettangolare.

I perni quadrupli sono sui quattro lati di un pacchetto quadrato o rettangolare.

Un semplice elenco di identificatori di tipo di pacchetto per montaggio superficiale include:

Struttura del pacchetto portachip CC

Struttura del pacchetto piatto FP

Struttura dei pacchetti GA grid array

· Struttura del pacchetto così piccola

Un semplice elenco di identificatori relativi al formato pin del montaggio superficiale include:

· B A gambo dritto o struttura sferica a perno; questo è un modulo pin non conforme

A struttura a perno dritto; questo è un modulo pin non conforme

A struttura a perno a forma di ala; questo è un modulo pin conforme

A struttura di piombo piegata a forma di "J"; questo è un modulo di lead conforme

· N una struttura senza piombo; si tratta di un modulo di lead non conforme

· S Struttura a perno a forma di "S"; questo è un modulo pin conforme

Ad esempio, l'abbreviazione F-PQFP-G208, descrizione 0.5

mm (F) plastica (P) quadrata (Q) pacchetto piatto (FP), pin a forma di aletta (G), numero di terminali 208.

È necessaria un'analisi dettagliata della tolleranza dei componenti e delle caratteristiche della superficie della scheda (cioè, struttura del pad, punti di riferimento, ecc.). IPC-SM-782 spiega come eseguire questa analisi. Molti componenti (in particolare componenti a passo fine) sono progettati in unità metriche rigorose. Non progettare strutture di tamponamento imperiali per componenti metrici. Gli errori strutturali accumulati producono disallineamenti e non possono essere utilizzati per componenti a passo ravvicinato. Ricorda, 0.65mm è uguale a 0.0256" e 0.5mm è uguale a 0.0197".

Nello standard IPC-SM-782, ogni componente e la corrispondente struttura del pad sono organizzati in quattro pagine. La struttura è la seguente:

La prima pagina contiene informazioni generali sul componente, inclusi i documenti applicabili, la struttura di base, il numero di terminali o perni, le marcature, il formato dell'imballaggio del vettore, considerazioni sul processo e la resistenza alla saldatura.

La seconda pagina contiene le dimensioni dei componenti necessarie per progettare la struttura del terreno. Per altre informazioni sui componenti, fare riferimento alle pubblicazioni VIA-PDP-100 e 95.

La terza pagina contiene i dettagli e le dimensioni della struttura del cuscinetto corrispondente. Al fine di produrre le condizioni di giunzione di saldatura più adatte, la struttura del cuscinetto descritta in questa pagina si basa sulla condizione massima del materiale (MMC). Quando si utilizza la condizione meno materiale (LMC, condizione meno materiale), la dimensione può influenzare la formazione di giunti di saldatura.

La quarta pagina include l'analisi della tolleranza dei componenti e delle strutture del pad. Fornisce anche dettagli su cosa aspettarsi dalla formazione di giunti di saldatura. La resistenza dei giunti di saldatura è influenzata dalla quantità di stagno. Prima di decidere di non utilizzare una struttura del terreno basata sulle dimensioni MMC, è opportuno effettuare un'analisi della tolleranza e una valutazione dei giunti di saldatura.