Pravidla návrhu sestav desek plošných spojů pro DFM a automatizovanou montáž

Obsah

1. Pravidla pro umístění komponent
2. Požadavky na konstrukci podložek
3. Úvahy o tepelném návrhu
4. Referenční značky a prvky zarovnání
5. Pokyny pro smíšené technologie
6. Návrh pro automatizovanou montáž

Ve společnosti Highleap Electronics ověřujeme návrhy podle těchto pravidel během naší bezplatné kontroly DFM . Dodržování těchto pokynů pomáhá zajistit úspěšnou montáž v prvním průchodu.

---

1) Pravidla pro umístění komponent

Správné umístění součástí umožňuje efektivní automatizovanou montáž a zabraňuje vadám.

1.1 Požadavky na rozteč součástí

Typ rozteče	Minimální	Doporučená
SMD k SMD (stejná strana)	0.5mm	0.75mm
SMD do PTH	1.0mm	1.5mm
PTH na PTH	1.5mm	2.0mm
Součástka k okraji desky	2.0mm	3.0mm
Od komponentu k okraji kolejnice (panel)	3.0mm	5.0mm

1.2 Orientace komponent

Konzistentní orientace zlepšuje kontrolu a snižuje chyby při umístění:

• Polarizované komponenty: Stejný směr polarity na celé desce
• IC: Pin 1 v konzistentním rohu (obvykle vlevo nahoře)
• Součásti čipu: Pokud je to možné, zarovnejte rovnoběžně s okraji desky
• Konektory: Zvažte směr spojení a vedení kabelů

Orientace pro přetavení:

• Kolmá orientace zabraňuje posunu součástek (vlnový efekt)
• Malé součástky blízko okraje desky: dlouhá osa kolmá k okraji

1.3 Úvahy o výšce komponent

Pro pájení reflow:

• Udržujte vysoké součásti v dostatečné vzdálenosti od malých (mezera 2 mm a více)
• Vysoké komponenty mohou zastínit sousední malé díly
• Při umisťování vysokých součástí berte v úvahu směr přetavení

Pro automatické umístění:

• Umístěte vysoké komponenty za nízkoprofilové
• Maximální výška obvykle 25 mm pro standardní vybavení
• Velmi vysoké komponenty mohou vyžadovat ruční umístění

---

2) Požadavky na konstrukci podložek

Konstrukce pájecí plošky ovlivňuje kvalitu pájeného spoje a dlouhodobou spolehlivost.

2.1 Dimenze SMD kontaktů

Rozměry plošek by měly odpovídat specifikacím součástek. Obecné pokyny:

Čipové komponenty (0402 a větší):

• Délka kontaktní plošky: 1.0× až 1.2× délka svorky
• Šířka podložky: Stejná nebo mírně širší než šířka součástky
• Prodloužení špičky: 0.25-0.5 mm za tělo součásti
• Prodloužení paty: minimálně 0.25 mm

Integrované obvody s jemnou roztečí:

• Používejte výrobcem doporučené rozměry stop
• Zvažte vzory padů IPC-7351
• Ověřte rozměry a jejich velikost oproti skutečné součástce

2.2 Návrh kontaktních plošek QFN/DFN

Zařízení QFN vyžadují zvláštní pozornost:

Periferní podložky:

• Délka kontaktní plošky: Vzorek kontaktní plošky přesahuje okraj obalu o 0.25–0.5 mm
• Žádná pájecí maska ​​mezi kontaktními ploškami a tepelnou podložkou

Tepelná podložka:

• Velikost: 80–90 % plochy tepelné podložky komponenty
• Pole průchodek: 0.3mm průchodky na mřížce 1.0-1.2mm
• Výplň: Nutná k zabránění prosakování pájky
• Pájecí maska: Otvor o něco menší než kontaktní ploška

2.3 Návrh BGA padů

Typ podložky:

• NSMD (nedefinovaná pájecí maska): Preferováno pro jemné rozteče
• SMD (Solder-Mask-Defined): Používá se pro velkou rozteč, lepší přilnavost

Průměr podložky:

• NSMD: 75–80 % průměru kuličky
• Otvor masky: Průměr podložky + minimálně 0.1 mm

Prostřednictvím úvah:

• Propojovací podložka je přijatelná s výplní a uzávěrem
• Routování dogbone pro BGA s větší roztečí
• See pokyny pro šablonu otvoru pro pokrytí pastou

3) Úvahy o tepelném návrhu

Tepelná rovnováha zabraňuje vadám při montáži během reflow.

3.1 Prevence vzniku náhrobků

K tombstoningu dochází, když se jeden konec čipové součástky během přetavování zvedne v důsledku nerovnoměrného povrchového napětí pájky.

Preventivní strategie:

• Vyrovnání tepelné hmoty na obou ploškách
• Symetrické směrování tras k ploškám
• Přidejte tepelnou úlevu, pokud se jedna podložka připojuje k rovině
• Zabraňte vzniku stop pod součástkami čipu

3.2 Návrh tepelného odlehčení

Pro rovinné spoje:

• Použijte dráty s tepelným odlehčením (typicky 4 dráty)
• Šířka drátů: minimálně 0.25–0.3 mm
• Vzduchová mezera: minimálně 0.25 mm

Kdy je potřeba tepelná úleva:

• SMD plošky pro připojení k vnitřním rovinám
• PTH podložky s rovinnými spoji
• Jakákoli ploška vyžadující pájení přetavením/vlnou

3.3 Řízení velkých měděných oblastí

Velké měděné plochy (tepelné podložky, chladiče) ovlivňují reflow:

• Dostatečnost předehřevu: Zajistěte, aby profil přetavení dosáhl všech oblastí
• Krytí pastou: Na velkých tepelných podložkách snižte množství lepidla, aby se zabránilo jeho plovoucímu povrchu.
• Prostřednictvím pole: Pomáhá vést teplo, vyžaduje vyplněné průchodky

Předložit k přezkoumání shromážděním

4) Referenční značky a prvky zarovnání

Referenční značky umožňují automatické optické zarovnání pro umístění součástek.

4.1 Globální referenční body

Požadavky:

• Minimálně 3 na desku/panel (2 diagonální + 1 pro orientaci)
• Umístěno v panelových lištách pro panelové desky
• Asymetrické umístění zabraňuje chybám orientace o 180°

Specifikace:

• Průměr podložky: typicky 1.0 mm (přijatelný 0.5 mm–2.0 mm)
• Otvor pájecí masky: 2× průměr plošky
• Vzdálenost od ostatních prvků: minimálně 3 mm
• Měděná povrchová úprava: Stejná jako u desky (není pokryta pájecí maskou)

4.2 Místní referenční body

Lokální referenční značky zlepšují přesnost umístění komponent s jemnou roztečí.

V případě potřeby:

• Součástky s roztečí ≤0.5 mm
• BGA s roztečí kuliček ≤0.8 mm
• Součásti vyžadující menší toleranci umístění

Umístění:

• Dvě referenční značky na komponentu (diagonální rohy)
• Do 50 mm od součástky
• Není sdíleno mezi komponentami

4.3 Nástrojové otvory

Pro manipulaci s panely:

• Průměr: typicky 3.0–4.0 mm (nepokovený)
• Umístění: V panelových lištách, symetricky umístěno
• Vzdálenost: 5 mm od okraje desky

---

5) Pokyny pro smíšené technologie

Desky s povrchovou montáží (SMT) i s vývody do otvoru vyžadují zvláštní pozornost.

5.1 Postupnost procesu

Typický tok smíšené technologie:

1. SMT Strana 1: Vložit tisk → Umístit → Přeformátovat
2. SMT Strana 2 (pokud je k dispozici): Vložit tisk → Umístit → Přeformátovat
3. Průchozí otvor: Vložení → Vlnová nebo selektivní pájka
4. Ruční montáž (pokud existuje)

5.2 Úvahy o vlnovém pájení

Orientace komponent:

• Dlouhá osa kolmá ke směru vlny
• Konektory na zadní hraně (poslední, který opustí vlnu)

SMT na straně vlny:

• Omezeno na součásti určené pro vlnovou teplotu
• Lepidlo potřebné k udržení součástí během vlny
• Vyhněte se malé rozteči a BGA na straně vlny

5.3 Selektivní pájení

Selektivní pájení umožňuje pájení skrz otvor s povrchovou úpravou (SMT) na stejné straně:

Návrh pro selektivní:

• Volný prostor kolem THT destiček pro přístup k tryskám
• Pokud je to možné, seskupujte komponenty THT
• Zvažte zloděje pájky pro tepelnou hmotnostní bilanci

---

6) Návrh pro automatizovanou montáž

Optimalizace pro automatizaci snižuje náklady a zlepšuje kvalitu.

6.1 Výběr součástek

Preferujte komponenty vhodné pro automatizaci:

• Standardní balení na pásce a cívce
• Konzistentní komponentní těla
• Jasné označení polarity
• Výrobcem doporučené rozměry

Vyhněte se nebo minimalizujte:

• Součásti neobvyklého tvaru vyžadující ruční umístění
• Nestandardní balení
• Příliš malé (0201) nebo příliš velké součástky pro dané zařízení

6.2 Požadavky na návrhový soubor

Kompletní balíček souborů umožňuje efektivní montáž:

• Gerbery: Kompletní výrobní data
• Vybrat a umístit soubor: Souřadnice komponent pro umístění
• Centroidní soubor: Souřadnice XY, rotace, strana
• DOBRÝ: Kompletní s čísly dílů výrobce
• Montážní výkres: Referenční informace o umístění komponent

Úplné specifikace naleznete v požadavcích na soubor pro sestavení desek plošných spojů .

6.3 Návrh panelu

Správné panelování zlepšuje efektivitu montáže:

• Konzistentní orientace desky
• Zařízení pro porovnávání rozměrů kolejnic
• Referenční značky a nástroje v kolejnicích
• Dostatečná vzdálenost od trasy/V-skóre

Podrobné pokyny naleznete v požadavcích na panelizaci pro SMT .

6.4 Získání kontroly návrhu

Odešlete svůj návrh společnosti Highleap Electronics k bezplatnému posouzení DFM . Naši inženýři ověří váš návrh podle těchto pravidel a poskytnou podrobnou zprávu DFM . Před odesláním použijte náš kontrolní seznam DFM pro desky plošných spojů k vlastnímu ověření a prostudujte si pokyny DFT pro požadavky na testovatelnost. Pro konzultaci jakýchkoli dotazů týkajících se návrhu nebo speciálních požadavků kontaktujte náš technický tým.