Règles de conception d'assemblage de circuits imprimés pour la fabrication et l'assemblage automatisé

Table des Matières

1. Règles de placement des composants
2. Exigences de conception des coussinets
3. Considérations de conception thermique
4. Fonctions de repérage et d'alignement
5. Lignes directrices pour les technologies mixtes
6. Conception pour l'assemblage automatisé

Chez Highleap Electronics, nous vérifions la conformité des conceptions à ces règles lors de notre analyse DFM gratuite . Le respect de ces directives contribue à garantir la réussite de l'assemblage dès la première étape.

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1) Règles de placement des composants

Un positionnement correct des composants permet un assemblage automatisé efficace et prévient les défauts.

1.1 Exigences d'espacement des composants

Type d'espacement	Minimum	Recommandé
CMS à CMS (même côté)	0.5mm	0.75mm
SMD vers PTH	1.0mm	1.5mm
PTH à ​​PTH	1.5mm	2.0mm
composant au bord de la carte	2.0mm	3.0mm
Composant au bord du rail (panneau)	3.0mm	5.0mm

1.2 Orientation des composants

Une orientation cohérente améliore l'inspection et réduit les erreurs de placement :

• Composants polarisés : Même polarité sur toute la surface
• CI : Épingler 1 dans le coin habituel (généralement en haut à gauche)
• Composants de la puce : Alignez-vous parallèlement aux bords de la planche lorsque c'est possible.
• Connecteurs: Tenez compte du sens de raccordement et du cheminement des câbles.

Orientation pour le reflow :

• L'orientation perpendiculaire empêche le décalage des composants (effet d'onde).
• Petits composants près du bord de la carte : axe long perpendiculaire au bord

1.3 Considérations relatives à la hauteur des composants

Pour le soudage par refusion :

• Éloignez les composants hauts des petits (espacement de 2 mm minimum).
• Les composants hauts peuvent faire de l'ombre aux petites pièces adjacentes.
• Tenez compte du sens de refusion lors du placement de composants hauts.

Pour le placement automatisé :

• Placez les composants hauts après les composants bas.
• Hauteur maximale typique de 25 mm pour les équipements standard
• Les composants très hauts peuvent nécessiter une mise en place manuelle

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2) Exigences de conception des coussinets

La conception des pastilles influe sur la qualité des joints de soudure et leur fiabilité à long terme.

2.1 Dimensionnement des pastilles CMS

Les dimensions des pastilles doivent correspondre aux spécifications des composants. Directives générales :

Composants de la puce (0402 et plus grands) :

• Longueur de la pastille : 1.0 à 1.2 fois la longueur de la borne
• Largeur du tampon : égale ou légèrement supérieure à la largeur du composant
• Extension de l'orteil : 0.25 à 0.5 mm au-delà du corps du composant
• Extension du talon : minimum de 0.25 mm

Circuits intégrés à pas fin :

• Utilisez les empreintes recommandées par le fabricant
• Considérons les motifs de pastille IPC-7351
• Vérifier l'empreinte par rapport au composant réel

2.2 Conception des pastilles QFN/DFN

Les dispositifs QFN nécessitent une attention particulière :

Coussinets périphériques :

• Longueur du plot : le motif de contact s'étend de 0.25 à 0.5 mm au-delà du bord de l'emballage.
• Absence de masque de soudure entre les pastilles et le pad thermique

Coussinet thermique :

• Taille : 80 à 90 % de la surface du pad thermique du composant
• Réseau de vias : vias de 0.3 mm sur une grille de 1.0 à 1.2 mm
• Remplissage par voie interne : nécessaire pour éviter la remontée de la soudure
• Masque épargne : Ouverture légèrement plus petite que la pastille

2.3 Conception des pastilles BGA

Type de tampon :

• NSMD (Non-Solder-Mask-Defined) : Recommandé pour les pas fins
• CMS (à masque de soudure) : utilisé pour les grands pas, meilleure adhérence

Diamètre du tampon :

• NSMD : 75 à 80 % du diamètre de la bille
• Ouverture du masque : diamètre du coussinet + 0.1 mm minimum

Considérations :

• Via-in-pad acceptable avec remplissage et bouchon
• Routage en forme d'os de chien pour les BGA à pas plus grand
• Voir directives relatives à l'ouverture du pochoir pour la couverture de pâte

3) Considérations relatives à la conception thermique

L'équilibre thermique prévient les défauts d'assemblage lors du refusion.

3.1 Prévention du phénomène de « tombstone »

Le phénomène de « tombstone » se produit lorsqu'une extrémité d'un composant de puce se soulève pendant la refusion en raison d'une tension superficielle de soudure inégale.

Stratégies de prévention :

• Équilibre de la masse thermique au niveau des deux coussins
• Routage symétrique des pistes vers les pads
• Prévoir une isolation thermique si un coussinet est en contact avec l'avion
• Évitez de faire passer des pistes sous les composants de la puce.

3.2 Conception du dégagement thermique

Pour les correspondances aériennes :

• Utiliser des rayons à dégagement thermique (4 rayons typiques)
• Largeur des rayons : minimum 0.25 à 0.3 mm
• Entrefer : minimum 0.25 mm

Quand un soulagement thermique est nécessaire :

• pastilles CMS connectées à des plans internes
• Pastilles PTH avec connexions planes
• Toute pastille nécessitant une refusion/vague de soudure

3.3 Gestion des grandes surfaces de cuivre

Les grandes surfaces de cuivre (pads thermiques, dissipateurs thermiques) affectent le refusion :

• Adéquation du préchauffage : S'assurer que le profil de refusion couvre toutes les zones
• Couverture des pâtes : Réduisez la quantité de pâte sur les grands pads thermiques pour éviter qu'ils ne flottent.
• Via le tableau : Contribue à la conduction de la chaleur, nécessite des vias remplis

Soumettre pour examen par l'assemblée

4) Repères et fonctions d'alignement

Les repères fiduciels permettent un alignement optique automatisé pour le placement des composants.

4.1 Fiduciaires globaux

Exigences :

• Minimum 3 par planche/panneau (2 en diagonale + 1 pour l'orientation)
• Situé dans les rails de panneaux pour panneaux préfabriqués
• Le placement asymétrique empêche les erreurs d'orientation à 180°.

Spécifications :

• Diamètre du tampon : 1.0 mm typique (0.5 mm à 2.0 mm acceptables)
• Ouverture du masque de soudure : 2× diamètre de la pastille
• Dégagement par rapport aux autres éléments : 3 mm minimum
• Finition cuivre : Identique à la carte (non recouverte par le vernis épargne)

4.2 Fiduciaires locaux

Les repères locaux améliorent la précision de placement des composants à pas fin.

Lorsque nécessaire :

• Composants avec un pas ≤ 0.5 mm
• BGA avec un pas de bille ≤ 0.8 mm
• Composants nécessitant une tolérance de placement plus stricte

Placement:

• Deux repères par composant (coins diagonaux)
• À moins de 50 mm du composant
• Non partagé entre les composants

4.3 Trous d'outillage

Pour la manipulation des panneaux :

• Diamètre : 3.0 à 4.0 mm typique (non plaqué)
• Emplacement : Dans les rails de panneaux, disposés symétriquement
• Dégagement : 5 mm du bord de la carte

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5) Lignes directrices relatives aux technologies mixtes

Les cartes comportant à la fois des composants CMS et des composants traversants nécessitent une attention particulière.

5.1 Séquence de processus

Flux typique de technologies mixtes :

1. Côté SMT 1 : Coller l’impression → Placer → Refusionner
2. Face CMS 2 (le cas échéant) : Coller l’impression → Placer → Refusionner
3. Traversant : Insertion → Soudure à la vague ou sélective
4. Assemblage manuel (le cas échéant)

5.2 Considérations relatives à la soudure à la vague

Orientation des composants :

• L'axe principal est perpendiculaire à la direction de la vague.
• Connecteurs bord de fuite (dernier à sortir de l'onde)

CMS côté vague :

• Limité aux composants conçus pour résister à la température des vagues
• Colle nécessaire pour maintenir les composants pendant la vague
• Évitez les pas courts et les BGA côté vague.

5.3 Soudure sélective

Le brasage sélectif permet le montage traversant avec des composants CMS du même côté :

Conception pour une sélection :

• Dégagement autour des coussinets THT pour l'accès à la buse
• Regroupez les composants THT lorsque cela est possible
• Pour l'équilibre thermique, il convient de prendre en compte les voleurs de soudure.

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6) Conception pour l'assemblage automatisé

L'optimisation pour l'automatisation réduit les coûts et améliore la qualité.

6.1 Sélection des composants

Privilégiez les composants compatibles avec l'automatisation :

• Emballage standard en bande et bobine
• Corps de composants cohérents
• Marquages ​​de polarité clairs
• empreintes recommandées par le fabricant

Éviter ou minimiser :

• Composants de forme irrégulière nécessitant une mise en place manuelle
• Emballage non standard
• Composants trop petits (0201) ou trop grands pour l'équipement

6.2 Exigences relatives aux fichiers de conception

Le package de fichiers complet permet un assemblage efficace :

• Gerbers : Données de fabrication complètes
• Sélectionner et placer le fichier: Coordonnées des composants pour le placement
• Fichier centroïde: Coordonnées XY, rotation, côté
• Nomenclature : Avec les références du fabricant
• Dessin d'assemblage : Référence de placement des composants

Consultez les exigences relatives aux fichiers d'assemblage de circuits imprimés pour obtenir les spécifications complètes.

Conception à 6.3 panneaux

Une panélisation adéquate améliore l'efficacité de l'assemblage :

• Orientation cohérente du conseil d'administration
• Dimensions des rails correspondant à l'équipement
• repères et outillage sur rails
• Dégagement suffisant par rapport au routage/score en V

Consultez les exigences de panélisation pour SMT pour obtenir des directives détaillées.

6.4 Obtention d'une revue de conception

Soumettez votre conception à Highleap Electronics pour une analyse DFM gratuite . Nos ingénieurs vérifient votre conception par rapport à ces règles et vous fournissent un rapport DFM détaillé . Utilisez notre checklist DFM pour circuits imprimés afin de procéder à une auto-vérification avant soumission et consultez les directives DFT pour connaître les exigences de testabilité. Contactez notre équipe d'ingénierie pour toute question relative à votre conception ou pour nous faire part de vos exigences particulières.