Ontwerpregels voor PCB-assemblage voor DFM en geautomatiseerde assemblage

Inhoudsopgave

1. Regels voor componentplaatsing
2. Ontwerpeisen voor pads
3. Thermische ontwerpoverwegingen
4. Referentiepunten en uitlijningsfuncties
5. Richtlijnen voor gemengde technologie
6. Ontwerp voor geautomatiseerde assemblage

Bij Highleap Electronics controleren we ontwerpen aan de hand van deze regels tijdens onze gratis DFM-recensieDoor deze richtlijnen te volgen, vergroot je de kans op een succesvolle eerste assemblage.

---

1) Regels voor de plaatsing van componenten

Een correcte plaatsing van de componenten maakt efficiënte geautomatiseerde assemblage mogelijk en voorkomt defecten.

1.1 Vereisten voor de afstand tussen componenten

Afstandstype	Minimum	Aanbevolen
SMD naar SMD (zelfde kant)	0.5mm	0.75mm
SMD naar PTH	1.0mm	1.5mm
PTH naar PTH	1.5mm	2.0mm
Component naar printplaatrand	2.0mm	3.0mm
Component naar railrand (paneel)	3.0mm	5.0mm

1.2 Componentoriëntatie

Een consistente oriëntatie verbetert de inspectie en vermindert plaatsingsfouten:

• Gepolariseerde componenten: Dezelfde polariteitsrichting overal.
• IC's: Speld 1 in een vaste hoek (meestal linksboven)
• Chipcomponenten: Lijn de lijnen indien mogelijk parallel aan de randen van het bord uit.
• Connectors: Houd rekening met de koppelingsrichting en de kabelgeleiding.

Oriëntatie voor reflow:

• Een loodrechte oriëntatie voorkomt verschuiving van componenten (golfeffect).
• Kleine componenten nabij de rand van de printplaat: lange as loodrecht op de rand.

1.3 Overwegingen met betrekking tot de hoogte van de componenten

Voor reflow-solderen:

• Houd grote onderdelen uit de buurt van kleine onderdelen (minimaal 2 mm ruimte).
• Hoge onderdelen kunnen schaduw werpen op aangrenzende, kleinere onderdelen.
• Houd rekening met de richting van de reflow bij het plaatsen van hoge componenten.

Voor geautomatiseerde plaatsing:

• Plaats hoge componenten na de lage componenten.
• Maximale hoogte doorgaans 25 mm voor standaarduitrusting
• Zeer hoge onderdelen moeten mogelijk handmatig worden geplaatst.

---

2) Ontwerpeisen voor de pad

Het ontwerp van de soldeerpunten beïnvloedt de kwaliteit van de soldeerverbinding en de betrouwbaarheid op lange termijn.

2.1 SMD-padafmetingen

De afmetingen van de pads moeten overeenkomen met de specificaties van de componenten. Algemene richtlijnen:

Chipcomponenten (0402 en groter):

• Padlengte: 1.0× tot 1.2× de lengte van de aansluiting
• Padbreedte: gelijk aan of iets breder dan de componentbreedte
• Toeverlenging: 0.25-0.5 mm voorbij het componentlichaam
• Hielverlenging: minimaal 0.25 mm

IC's met fijne pitch:

• Gebruik de door de fabrikant aanbevolen voetafdrukken.
• Houd rekening met de padpatronen van IPC-7351.
• Controleer de afmetingen aan de hand van het daadwerkelijke onderdeel.

2.2 QFN/DFN-padontwerp

QFN-apparaten vereisen speciale aandacht:

Perifere pads:

• Padlengte: Het contactpatroon steekt 0.25-0.5 mm buiten de rand van de verpakking uit.
• Geen soldeermasker tussen de pads en de thermische pad.

Thermische pad:

• Formaat: 80-90% van het oppervlak van de thermische pad van het component
• Via-array: 0.3 mm via's op een raster van 1.0-1.2 mm
• Via-fill: Vereist om het doorsijpelen van soldeer te voorkomen.
• Soldeermasker: Opening iets kleiner dan het contactvlak

2.3 BGA-padontwerp

Type pad:

• NSMD (Non-Solder-Mask-Defined): Voorkeur voor fijne pitch
• SMD (Solder-Mask-Defined): Gebruikt voor grote pitch, betere hechting

Diameter van de pad:

• NSMD: 75-80% van de diameter van de bal
• Maskeropening: Diameter van het kussentje + minimaal 0.1 mm

Via overwegingen:

• Via-in-pad acceptabel met vulling en dop
• Dogbone-routing voor BGA's met een grotere pitch.
• Bekijk richtlijnen voor sjabloonopeningen voor pasta-dekking

3) Thermische ontwerpoverwegingen

Thermische balans voorkomt montagefouten tijdens het reflowproces.

3.1 Het voorkomen van een valpartij waarbij de auto van een grafsteen valt

Tombstoning treedt op wanneer één uiteinde van een chipcomponent omhoog komt tijdens het reflow-proces als gevolg van ongelijke oppervlaktespanning van het soldeer.

Preventiestrategieën:

• Breng de thermische massa in evenwicht bij beide pads.
• Symmetrische tracering naar pads
• Voeg thermische ontlasting toe als een van de pads met het vlak verbonden is.
• Vermijd het aanleggen van printsporen onder chipcomponenten.

3.2 Ontwerp voor thermische ontlasting

Voor vliegtuigverbindingen:

• Gebruik spaken met thermische ontlasting (doorgaans 4 spaken).
• Spaakbreedte: minimaal 0.25-0.3 mm
• Luchtspleet: minimaal 0.25 mm

Wanneer thermische verkoeling nodig is:

• SMD-pads die verbonden zijn met interne vlakken
• PTH-pads met vlakke aansluitingen
• Elk soldeerpad dat reflow/golfsoldeer vereist

3.3 Beheer van grote kopergebieden

Grote koperen oppervlakken (thermische pads, koelplaten) beïnvloeden het reflow-proces:

• Voldoende voorverwarming: Zorg ervoor dat het reflow-profiel alle gebieden bereikt.
• Dekking van de pasta: Breng minder koelpasta aan op grote thermische pads om te voorkomen dat de pads gaan drijven.
• Via array: Helpt bij de warmtegeleiding, vereist gevulde via's.

Indienen voor beoordeling door de assemblage

4) Referentiepunten en uitlijningsfuncties

Referentiepunten maken geautomatiseerde optische uitlijning mogelijk voor de plaatsing van componenten.

4.1 Wereldwijde fiduciaire plichten

Vereisten:

• Minimaal 3 per paneel (2 diagonaal + 1 voor oriëntatie)
• Geplaatst in paneelrails voor geprefabriceerde panelen
• Asymmetrische plaatsing voorkomt oriëntatiefouten van 180°.

Specificaties:

• Diameter van de pad: doorgaans 1.0 mm (0.5 mm-2.0 mm is acceptabel)
• Opening voor soldeermasker: 2 × paddiameter
• Afstand tot andere onderdelen: minimaal 3 mm
• Koperen afwerking: hetzelfde als de printplaat (niet bedekt met soldeermasker).

4.2 Lokale beheerders

Lokale referentiepunten verbeteren de plaatsingsnauwkeurigheid voor componenten met een fijne pitch.

Indien nodig:

• Componenten met een steekafstand ≤0.5 mm
• BGA's met een kogelafstand van ≤0.8 mm
• Onderdelen die een nauwere plaatsingstolerantie vereisen

Plaatsing:

• Twee referentiepunten per component (diagonale hoeken)
• Binnen 50 mm van het onderdeel
• Niet gedeeld tussen componenten

4.3 Gereedschapsgaten

Voor paneelhantering:

• Diameter: 3.0-4.0 mm typisch (niet-geplateerd)
• Plaatsing: In paneelrails, symmetrisch geplaatst
• Afstand: 5 mm vanaf de rand van de printplaat.

---

5) Richtlijnen voor gemengde technologieën

Printplaten met zowel SMT- als doorsteekcomponenten vereisen speciale aandacht.

5.1 Procesvolgorde

Typische workflow met gemengde technologieën:

1. SMT-zijde 1: Printen met pasta → Plaatsen → Reflow
2. SMT-zijde 2 (indien van toepassing): Print plakken → Plaatsen → Reflow
3. Doorsteekmontage: Invoegen → Golf- of selectief solderen
4. Handmatige montage (indien van toepassing)

5.2 Overwegingen bij golfsolderen

Componentoriëntatie:

• Lange as loodrecht op de golfrichting
• Connectoren achterste rand (laatste die de golf verlaat)

SMT aan de golfzijde:

• Beperkt tot componenten die geschikt zijn voor golftemperatuur.
• Lijm nodig om componenten tijdens de golfslag bij elkaar te houden
• Vermijd kleine pitches en BGA's aan de golfzijde.

5.3 Selectief solderen

Selectief solderen maakt doorsteekmontage met SMT aan dezelfde zijde mogelijk:

Ontwerp voor selectieve doeleinden:

• Ruimte rondom de THT-pads voor toegang tot de nozzle.
• Groepeer THT-componenten waar mogelijk.
• Overweeg soldeerdiefieven voor thermische massa-balans.

---

6) Ontwerp voor geautomatiseerde assemblage

Optimalisatie voor automatisering verlaagt de kosten en verbetert de kwaliteit.

6.1 Componentselectie

Geef de voorkeur aan componenten die geschikt zijn voor automatisering:

• Standaard tape-and-reel verpakking
• Consistente componentlichamen
• Duidelijke polariteitsmarkeringen
• Door de fabrikant aanbevolen afmetingen

Vermijd of minimaliseer:

• Onderdelen met een ongebruikelijke vorm die handmatig geplaatst moeten worden.
• Niet-standaard verpakking
• Onderdelen te klein (0201) of te groot voor de apparatuur

6.2 Vereisten voor het ontwerpbestand

Het complete bestandspakket maakt efficiënte montage mogelijk:

• Gerbers: Volledige fabricagegegevens
• Selecteer en plaats het bestand: Coördinaten van de componenten voor plaatsing
• Centroid-bestand: XY-coördinaten, rotatie, zijde
• stuklijst: Compleet met artikelnummers van de fabrikant.
• Montagetekening: Referentie voor componentplaatsing

Bekijk Vereisten voor PCB-assemblagebestanden voor volledige specificaties.

6.3 Paneelontwerp

Een goede paneelindeling verbetert de assemblage-efficiëntie:

• Consistente bestuursoriëntatie
• Railafmetingen die overeenkomen met de apparatuur
• Referentiepunten en gereedschappen in rails
• Voldoende ruimte voor routing/V-score

Bekijk Panelisatievereisten voor SMT voor gedetailleerde richtlijnen.

6.4 Ontwerpbeoordeling aanvragen

Dien uw ontwerp in bij Highleap Electronics voor gratis DFM-recensieOnze ingenieurs controleren uw ontwerp aan de hand van deze regels en leveren een gedetailleerd rapport. DFM-rapportGebruik onze PCB DFM-checklist zelfcontrole uitvoeren vóór indiening, en beoordelen DFT-richtlijnen Voor testbaarheidseisen. Neem contact op met ons engineeringteam om eventuele ontwerpvragen of speciale vereisten te bespreken.