руководство по проектированию технологичности smt

Руководство по проектированию технологичности SMT

Стратегия дизайна

Все печатные платы будут разработаны с учетом следующих рекомендаций по выбору компонентов, размещению и размеру дорожек. Эта стратегия предназначена для максимального использования возможностей проектирования и производства ANS и минимизации общих производственных затрат:

Полный СМТ. Только сторона компонента

Полный СМТ. как со стороны компонента, так и со стороны пайки

Смешанный СМТ. и пт. только со стороны компонентов

смешанный пгт. и пт. с активными компонентами smd на стороне компонентов и пассивными компонентами на стороне пайки

Руководство по физической маршрутизации

2.1 Сигнальные дорожки

Гусеницы толщиной 8 мил с минимальным зазором 8 мил будут использоваться там, где требуются более высокие требования к плотности. Там, где это необходимо из-за требований к плотности, можно будет использовать гусеницы толщиной 6 мил с минимальным зазором 6 мил. Этого следует избегать, если это вообще возможно, и это не будет делаться без одобрения Управления физическим проектированием. Базовая медная фольга для плат с дорожками толщиной 8 или 6 мил, как правило, имеет толщину ½ унции и, как правило, имеет покрытие до 1 унции конечного веса. По-прежнему будет требоваться использовать максимально возможную колею и зазор для данной PBA, начиная с 0,025 дюйма/0,025 дюйма и уменьшаясь.

2.2 Силовые дорожки

Шины питания и заземления (если они не являются сплошными или заштрихованными плоскостями), возможно, должны уменьшиться на плотных печатных платах по сравнению с текущим стандартом минимум на 0,025 дюйма. Если позволяет место, будет использоваться более тяжелая гусеница. Там, где для основных путей распределения используется дорожка 0,025 дюйма, дорожка меньшего размера (от 0,015 до 0,025 дюйма) должна использоваться для подключения к контактным площадкам компонентов SMT.

2.3 Минимальные расстояния между компонентами

На рисунках 4A и 4B показано расстояние между компонентами для компоновки основной стороны.

На рис. 5 показано расстояние между компонентами для компонентов вторичной стороны, которые будут припаиваться волной припоя.

См. рис. 6, где показан зазор между компонентами поверхностного монтажа и инструментами для автоматической вставки.

Когда компоненты размещаются на вторичной стороне печатной платы, следует использовать только низкопрофильные компоненты. Если компоненты превышают высоту 0,215 дюйма, инженеры по тестированию должны быть проинформированы.

Следы схемы внешнего слоя должны располагаться на расстоянии не менее 0,125 дюйма от края карты.

РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ СХЕМАМ SMT

3.1 Расстояние между проводниками

Правила, регулирующие приемлемую практику компоновки для устройств SMT, показаны на рисунках 7A и 7B. Недопустимые методы показаны на рисунках 8A и 8B. Максимальная ширина проводника, когда он входит в контактную площадку для части SMT, составляет 0,025 дюйма с максимум двумя 0,025-дюймовыми дорожками, входящими в любую данную контактную площадку (на противоположных концах).

Минимально допустимое расстояние между контактной площадкой для поверхностного монтажа и шатровым переходным отверстием составляет 0,010 дюйма. Если переходное отверстие не имеет палатки, минимальное расстояние составляет 0,020 дюйма.

На вторичной стороне печатной платы минимально допустимое расстояние между оголенными проводниками составляет 0,030 дюйма. (Проводники определяются как дорожки, переходные отверстия, тестовые площадки и площадки для пайки.)

3.2 Конструкция печатной платы

Минимизируйте количество слоев.

Симметричная конструкция плат SMT необходима, чтобы свести к минимуму вероятность изгиба и скручивания как на голых, так и на сборных платах. Это особенно важно для многослойных PBA. Четыре характеристики способствуют симметрии доски:

Плата должна иметь четное количество проводящих слоев, напр. 2, 4, 6 и т.д.

Каждый слой пары проводящих слоев должен быть расположен на одинаковом расстоянии от естественной оси (центр типичной толщины платы 0,062 дюйма), и на каждом слое должно быть примерно одинаковое количество меди. Кроме того, большинство дорожек схемы на каждом слое пары должны быть ортогональны другому слою.

Все диэлектрические слои, расположенные на равном расстоянии от нейтральной оси, должны иметь одинаковую толщину.

Компоненты компоновки должны поддерживать равномерную плотность отверстий по всей поверхности платы, чтобы свести к минимуму деформацию.

Стандартный размер панели будет использоваться для минимизации времени настройки производственных процессов. Стандартный размер панели может содержать одну или несколько печатных плат в зависимости от размера карты. Отдельные печатные платы будут отделены от панели после всех процессов сборки. На рис. 9 показаны стандартные размеры панели.

Вариант разъединения — поскольку печатные платы будут собираться в панель из нескольких плат, отдельные карты необходимо удалить из панели. Типичный способ удаления отдельных карт — срезать их с панели. Там, где это применимо, следует использовать отрывы, чтобы уменьшить требования к обработке материалов во время сборки. На рисунках 10А и 10В показаны два варианта отрыва на выбор.

Требуется фотообразная паяльная маска с максимальной толщиной 0,003 дюйма.

Для низкотехнологичной карты с низкой плотностью допустима стандартная эпоксидная маска.

Допуск диаметров отверстий под оснастку составляет –0,000 +0,002 дюйма.

Необходимо использовать паяльную маску поверх голой меди.

Минимальная толщина покрытия припоя (или выравнивания) поверх меди составляет 0,0003 дюйма, а максимальная — 0,001 дюйма.

Паяльная маска не допускается в пределах 0,040 дюйма от реперной метки.

Использование паяльной маски на контактных площадках SMT не допускается.

Требования к шелкографии

Использование шелкографии на контактных площадках поверхностного монтажа или контактных площадках не допускается.

Все поляризованные устройства должны иметь индикатор полярности, нанесенный трафаретной печатью за пределами посадочного места компонентов.

Ссылочные локаторы шелкографии за пределами посадочного места компонентов. (Если пространство является ограничением, компоненты с большой поляризацией должны иметь приоритет.)

Ссылочные локаторы шелкографии и все другие маркировки, чтобы их можно было прочитать с одной ориентации платы. (максимум две ориентации)

3.3 Зазор от края карты

Чтобы соответствовать требованиям UL, абсолютный минимальный расчетный зазор от края карты для любого проводника должен составлять 0,060 дюйма. Это должно включать любой возможный допуск на фрезерование или отрезание доски от панели. С точки зрения сборки требуется минимальный зазор от 0,150 до 0,200 дюйма на первичной и вторичной сторонах печатной платы.

Внутренние дорожки и плоскости не должны располагаться ближе 0,050 дюйма к краю карты.

3.4 Размещение поляризованных компонентов
Желательно, чтобы все поляризованные компоненты были размещены на печатной плате с одинаковой ориентацией.

3.5 Рекомендации по компоновке для пайки волной припоя
Когда дискретные компоненты (или активные компоненты) требуют присоединения к вторичной стороне печатной платы с использованием процесса пайки волной припоя, применяются специальные правила компоновки:

Компоненты компоновки с ориентацией окончания, как показано на рисунке 11.

Разместите компоненты с допустимыми зазорами между компонентами, как показано на рис. 5. Надлежащие зазоры обеспечат правильную пайку компонентов во время пайки волной припоя.

Избегайте смещения компонентов, как показано на рис. 12А и 12В. Смещение вызывает затенение, что приводит к появлению отверстий, а допустимые расстояния между компонентами показаны на рисунках 12А и 12В.

Не располагайте оголенные дорожки (следы, не покрытые паяльной маской) ближе 0,030 дюйма к контактным площадкам SMT на вторичной стороне. Если это правило нарушается, вероятно возникновение короткого замыкания (замыкания) во время пайки волной.

Максимальная ширина дорожки, ведущей к контактным площадкам SMT, может составлять 0,025 дюйма. Это устранит эффект теплоотвода.

Избегайте размещения компонентов в местах с сильным теплоотводом. Например, под крупными компонентами или подключенными к плоскости заземления.

3.6 Рекомендации по отверстию и ограничения

VIA, используемые в конструкциях SMT и FINELINE, будут использовать готовые отверстия диаметром 0,015 дюйма в контактной площадке с минимальным диаметром 0,032 дюйма. Все переходные отверстия будут «затенены» (покрыты паяльной маской) с обеих сторон печатной платы, чтобы свести к минимуму проблемы с пайкой и обеспечить хорошую вакуумную герметизацию внутрисхемного тестера.

VIAS, которые были в тенте, могут быть размещены под компонентами.

В ситуациях, когда VIAS не закрыты паяльной маской, «НЕ РАЗМЕЩАЙТЕ VIAS ПОД НИЗКОПРОФИЛЬНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ». Низкопрофильные компоненты определяются как компоненты, корпус которых находится менее чем на 0,012 дюйма над поверхностью карты. Большинство дискретных резисторов и конденсаторов относятся к низкопрофильной категории.

Сквозные VIAS являются предпочтительным типом, но при необходимости можно использовать слепые VIAS или заглубленные VIAS из-за нехватки места. По возможности следует избегать слепых и скрытых VIAS!

Ненакрытые VIAS должны находиться на расстоянии не менее 0,020 дюйма от контактных площадок SMT (см. рис. 7B). Если VIAS скошены, VIAS должен находиться на расстоянии не менее 0,010 дюйма от соответствующих контактных площадок SMT.

3.7 Требования к отверстиям для инструментов
Для процессов автоматической сборки требуются отверстия для инструментов. Стандартный диаметр инструментального отверстия составляет 0,127+0,002/-0,000 дюйма. Платы обычно собираются в виде стандартной панели, как показано на рис. 9.
Все монтажные отверстия не должны иметь металлических покрытий.

Неметаллизированные отверстия для инструментов должны быть размещены на каждой отдельной печатной плате в диагональных углах.

Стандартный диаметр инструментального отверстия составляет 0,127 дюйма (не должен быть менее 0,090 дюйма в диаметре).

Следы не должны быть ближе 0,050 дюйма от отверстий для инструментов на первичной и вторичной сторонах печатной платы. Следы не должны быть ближе 0,025 дюйма от отверстий для инструментов на внутренних слоях. Компоненты могут находиться не ближе 0,125 дюйма от отверстий для инструментов.

3.8 Требования к реперным меткам

Реперные метки необходимы для автоматического размещения устройств поверхностного монтажа (SMD). Реперные метки позволяют оборудованию для размещения оптически распознавать рисунок на печатной плате. Требования к размерам реперных меток показаны на рисунке 13.

Реперные метки должны располагаться в трех углах отдельных печатных плат, как показано на рис. 14. Две реперные метки также должны располагаться вокруг больших устройств SMT (более 68 контактов) или устройств с мелким шагом.

3.9 Расчет теплового баланса

Если на одном макете существуют густонаселенные и неплотнонаселенные области, то в процессе оплавления может возникнуть тепловое несоответствие. Это означает, что компоненты на одной области карты могут сильно нагреваться, в то время как на других участках соединения припоя остаются холодными.

PLCC обычно вызывают тепловое несоответствие из-за своего размера. Применяются следующие правила:

Если PLCC на 9 квадратных дюймах на плате более чем в 5 раз превышают массу любых других 9 квадратных дюймов на плате, то PLCC в этой области должны располагаться на расстоянии не менее 0,350 дюйма друг от друга.

Распределите площадь поверхности заземляющих плоскостей как можно более равномерно.

Избегайте больших пустот в плоскостях питания и заземления, чтобы свести к минимуму деформацию и шум сигнала.

Плоскости питания и земли должны располагаться на симметричных слоях, чтобы свести к минимуму деформацию. Они также должны быть на равном расстоянии от центра.

Площадка SMT не должна быть частью заземления. Площадки SMT должны находиться на расстоянии не менее 0,030 дюйма от массы заземляющего слоя.

3.10 Мертвое пространство

Для производства требуется мертвое пространство, поскольку конвейеры используются для транспортировки плат за края во время производственных процессов и для установки испытательных приспособлений. На рис. 15 показаны требования к мертвому пространству.

Альтернативой мертвому пространству на отдельных печатных платах является использование панелей или разъемов. Отрывы могут использоваться для обработки платы в процессе производства и могут быть удалены после испытаний.

3.11 Компоненты под компонентами
Следует избегать размещения низкопрофильных компонентов под другими компонентами на той же стороне печатной платы. Компоненты под компонентами очень трудно осматривать, устранять неисправности или ремонтировать.

3.12 Стандартные размеры отверстий
Используйте минимально возможное количество размеров отверстий (8 или менее).

3.13 Трассировка траекторий движения
Возьмите кратчайшее практическое расстояние между двумя точками. Держите следы как можно дальше от оголенных проводников. Если паяльная маска плохо совмещена или повреждена, может произойти короткое замыкание, если цепи слишком плотные. См. рис. 3.

Руководство по тестируемости макетов SMT

Следующие рекомендации представлены для обобщения правил компоновки тестируемости для печатных плат, которые будут использовать внутрисхемное тестирование.

Тестовые площадки

Следует использовать сплошную квадратную тестовую пластину размером 0,032 дюйма.

Обеспечьте как минимум одну тестовую площадку для каждого указанного электрического узла, если он недоступен через штифт с гальваническим покрытием.

Испытательные площадки должны располагаться с шагом 0,100 дюйма (0,050 дюйма допустимо в крайнем случае и должно быть одобрено отделом проектирования испытаний).

Убедитесь, что все контрольные точки расположены на стороне пайки, если иное не указано в проектной документации.

На квадратный дюйм допускается не более 40 тестовых площадок.

Все испытательные площадки должны быть покрыты припоем, чтобы обеспечить хороший электрический контакт во время измерения. НЕ НАНОСИТЕ ПАЯЛЬНУЮ МАСКУ НА ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ.

Для каждого напряжения и заземления предусмотрите по крайней мере одну тестовую площадку на каждые ½ ампера тока (наихудший случай), необходимые для подачи питания на печатную плату. Требуется как минимум две тестовые площадки для каждого напряжения и заземления. (Информация предоставлена ​​Test Design Engineering.)

Тестовые площадки должны быть указаны на окончательных схемах, схемах ППР и ЦМР.

Тестовые площадки будут представлены как интеллектуальные части в инструментах проектирования PBA и Schematic Capture Tools.

Другие

Используйте подтягивающие или подтягивающие резисторы на входных линиях.

Подключите неиспользуемые затворы и линии управления к VCC или заземлите через резистор.

Перемычки прерывания для изоляции чувствительных областей тестирования и генераторов.

Контакт датчика на неиспользуемых линиях управления и выходе затвора.

Контакт датчика с обеих сторон на неиспользуемых инверторах.

МАРКИРОВКА ПЛАТЫ

Все печатные платы, использующие компоненты SMT, должны иметь следующую маркировку. Высота текста должна быть не менее 0,050 дюйма.

Название компании (минимум 0,100 дюйма)

Номер детали (минимум 0,080 дюйма)

Номер версии (минимум 0,080 дюйма)

Условные обозначения (минимум 0,050 дюйма)

Номер отверстия на плате выгравирован медью на стороне пайки печатной платы.

Если печатная плата требует, чтобы заказчик использовал маркировку (дополнительные блоки, переключатели, светодиоды и т. д.), эта маркировка должна быть экранирована или вытравлена ​​на плате. Минимум 0,060 дюйма текста.

Минимальный расчетный зазор 0,020 дюйма требуется между контактными площадками SMT и нанесенной шелкографией маркировкой.

Используемые чернила не должны портиться или вытекать загрязняющие вещества на SMT или сквозные контактные площадки под воздействием ИК оплавления, оплавления в паровой фазе, очистки фреоном или пайки волной припоя.

ТРЕБОВАНИЯ К ДОКУМЕНТАЦИИ

Требования PBA —
Документация в электронном формате . Файлы
Gerber — 274X . _ _ _ _ Дополнительный чертеж механической детали Экран пасты Деталь первичной стороны Деталь вторичной стороны (при необходимости) Прочие испытания, рабочие характеристики и технические характеристики




















Механические детали (передние панели, крышки и т. д.)
Технические характеристики процесса

Производственные данные
Тестовые
тестовые сверла
Производственные
координаты XY всех компонентов
Электронная спецификация (Excel, CSV или TXT)
Автоматическая вставка традиционных компонентов Данные
автоматической проверки Данные
тестового узла

БИБЛИОТЕКА ПЛОЩАДОК ГЕОМЕТРИИ

Размеры формы устройства SMT будут основаны на IPC-SM-782. Определенные геометрии контактных площадок должны быть включены в библиотеки форм САПР.

Когда геометрия обновляется для улучшения технологичности, база данных САПР должна быть обновлена. При обновлении старых конструкций необходимо использовать обновленную геометрию контактных площадок. EN и ECO должны указывать, какая геометрия колодки должна измениться.

ПРОЦЕДУРА ИЗМЕНЕНИЯ РУКОВОДСТВА ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Если становится доступной какая-либо новая информация или возникают новые требования, основанные на опыте, необходимо выполнить следующую процедуру, чтобы обеспечить документирование информации в официальных руководствах по проектированию SMT.

Отправьте прилагаемую «ФОРМУ ЗАПРОСА НА ПЕРЕСМОТР РУКОВОДСТВ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ» руководителю AME. Вместе с формой запроса на пересмотр приложите краткое изложение предлагаемого изменения или дополнения.

Группа AME рассмотрит запрос и созовет собрание по рассмотрению руководства по проектированию. Предлагаемое изменение будет обсуждаться, и в случае одобрения будут получены надлежащие подписи (см. Форму запроса на пересмотр).

Руководство по дизайну будет обновляться в течение первой недели каждого квартала. Изменения будут изданы в качестве временных руководств до тех пор, пока они не будут включены в официальные руководства.

Прилагаемый «Журнал ревизий» должен быть заполнен для отражения каждой ревизии.

Рисунок 4А

Макет основной стороны

Рисунок 4Б

Макет основной стороны

Рисунок 5

Макет вторичной стороны

Примечание. Все размеры указаны в милах/0,001 дюйма (показаны от колодки к колодке).

РИСУНОК 5 (продолжение)

Макет вторичной стороны

ДЛЯ ВСЕХ ОСТАЛЬНЫХ СЛУЧАЕВ:

Примечание. Все размеры указаны в милах/0,001 дюйма (показаны от колодки к колодке).

Рисунок 6

Клинч-инструмент для зазора SMT (нижняя сторона)

Рисунок 7А

Приемлемый макет

Рисунок 7Б

Приемлемая компоновка

Рисунок 8A

Недопустимый макет

Рисунок 8В

Недопустимый макет

Рисунок 9

Рисунок 10А

Рисунок 10В

Рисунок 11

Макет вторичной стороны
(ИЗБЕГАЙТЕ, ЕСЛИ ВОЗМОЖНО)

Рисунок 12А

Избегайте ступенчатой ​​пайки волной припоя соседних компонентов чипа

Рисунок 12В

Макет вторичной стороны

** При пайке волной припоя избегайте размещения в шахматном порядке корпусов необычных типов друг за другом.

** В конструкциях со смешанной технологией следует избегать использования соц, танталовых конденсаторов и SOIC на вторичной стороне.

Рисунок 13

Реперная площадка

Рисунок 14

Рисунок 15