Zasady projektowania zespołów PCB dla DFM i montażu automatycznego

Spis treści

1. Zasady rozmieszczania komponentów
2. Wymagania dotyczące konstrukcji podkładki
3. Rozważania dotyczące projektu termicznego
4. Znaki charakterystyczne i cechy wyrównania
5. Wytyczne dotyczące technologii mieszanych
6. Projektowanie dla zautomatyzowanego montażu

W Highleap Electronics weryfikujemy projekty pod kątem zgodności z tymi zasadami podczas bezpłatnego przeglądu DFM . Przestrzeganie tych wytycznych pomaga zagwarantować sukces montażu już za pierwszym razem.

---

1) Zasady rozmieszczania komponentów

Prawidłowe rozmieszczenie komponentów pozwala na wydajny, zautomatyzowany montaż i zapobiega powstawaniu usterek.

1.1 Wymagania dotyczące odstępu między komponentami

Typ odstępu	Minimum	Polecane
SMD do SMD (ta sama strona)	0.5mm	0.75mm
SMD do PTH	1.0mm	1.5mm
PTH do PTH	1.5mm	2.0mm
Komponent do krawędzi płytki	2.0mm	3.0mm
Komponent do krawędzi szyny (panel)	3.0mm	5.0mm

1.2 Orientacja komponentów

Spójna orientacja usprawnia kontrolę i zmniejsza liczbę błędów w umiejscowieniu:

• Elementy spolaryzowane: Ten sam kierunek polaryzacji na całej płycie
• Układy scalone: Pin 1 w spójnym rogu (zwykle w lewym górnym rogu)
• Komponenty układu scalonego: W miarę możliwości należy wyrównać równolegle do krawędzi płyty
• Złącza: Weź pod uwagę kierunek łączenia i sposób prowadzenia kabli

Orientacja dla reflow:

• Orientacja prostopadła zapobiega przesunięciu komponentów (efekt falowy)
• Małe elementy blisko krawędzi płytki: długa oś prostopadła do krawędzi

1.3 Zagadnienia dotyczące wysokości komponentów

Do lutowania rozpływowego:

• Trzymaj wysokie elementy z dala od małych (odległość 2 mm+)
• Wysokie elementy mogą rzucać cień na sąsiadujące małe części
• Podczas umieszczania wysokich elementów należy wziąć pod uwagę kierunek przepływu

Do automatycznego rozmieszczania:

• Umieść wysokie komponenty po niskoprofilowych
• Maksymalna wysokość wynosi zazwyczaj 25 mm w przypadku wyposażenia standardowego
• W przypadku bardzo wysokich elementów może być konieczne ręczne rozmieszczenie

---

2) Wymagania dotyczące konstrukcji podkładki

Konstrukcja punktu lutowniczego ma wpływ na jakość połączenia lutowanego i długoterminową niezawodność.

2.1 Rozmiar padów SMD

Wymiary podkładek powinny odpowiadać specyfikacjom komponentów. Ogólne wytyczne:

Komponenty układu scalonego (0402 i większe):

• Długość padu: 1.0× do 1.2× długości terminala
• Szerokość podkładki: równa lub nieznacznie szersza od szerokości elementu
• Wysunięcie palców: 0.25-0.5 mm poza korpus komponentu
• Wydłużenie pięty: minimum 0.25 mm

Układy scalone o małym skoku:

• Użyj zalecanych przez producenta rozmiarów
• Weź pod uwagę wzory padów IPC-7351
• Sprawdź odcisk stopy względem rzeczywistego komponentu

2.2 Konstrukcja podkładki QFN/DFN

Urządzenia QFN wymagają szczególnej uwagi:

Podkładki peryferyjne:

• Długość podkładki: Wzór na powierzchni wystaje 0.25–0.5 mm poza krawędź opakowania
• Brak maski lutowniczej pomiędzy padami a podkładką termiczną

Podkładka termiczna:

• Rozmiar: 80-90% powierzchni podkładki termicznej komponentu
• Układ przelotek: przelotki 0.3 mm na siatce 1.0–1.2 mm
• Wypełnienie przelotki: wymagane w celu zapobiegania podciąganiu lutu
• Maska lutownicza: Otwór nieco mniejszy niż pad

2.3 Projekt padu BGA

Typ podkładki:

• NSMD (Non-Solder-Mask-Defined): Preferowany w przypadku drobnego skoku
• SMD (określane maską lutowniczą): stosowane do dużych odstępów i lepszej przyczepności

Średnica podkładki:

• NSMD: 75-80% średnicy kuli
• Otwór maski: średnica podkładki + 0.1 mm min.

Poprzez rozważania:

• Dopuszczalne przelotki w padzie z wypełnieniem i zatyczką
• Trasowanie typu „dog-bone” dla układów BGA o większym rozstawie
• See wytyczne dotyczące przysłony szablonu do pokrycia pastą

3) Zagadnienia dotyczące projektowania termicznego

Równowaga cieplna zapobiega wadom montażowym podczas reflow.

3.1 Zapobieganie powstawaniu nagrobków

Zjawisko tombstoningu występuje, gdy jeden koniec elementu układu scalonego unosi się podczas lutowania rozpływowego z powodu nierównomiernego napięcia powierzchniowego lutu.

Strategie zapobiegawcze:

• Zrównoważyć masę termiczną na obu podkładkach
• Symetryczne kierowanie śladów do padów
• Dodaj ulgę termiczną, jeśli jedna podkładka łączy się z płaszczyzną
• Unikaj prowadzenia śladów pod komponentami układu scalonego

3.2 Projektowanie odciążenia termicznego

Połączenia lotnicze:

• Użyj szprych z odciążeniem termicznym (typowo 4 szprychy)
• Szerokość szprychy: minimum 0.25-0.3 mm
• Szczelina powietrzna: minimum 0.25 mm

Kiedy potrzebna jest ulga termiczna:

• Podkładki SMD łączące się z płaszczyznami wewnętrznymi
• Podkładki PTH z połączeniami płaskimi
• Każda podkładka wymagająca lutowania rozpływowego/falowego

3.3 Zarządzanie dużymi obszarami miedzi

Duże powierzchnie miedziane (podkładki termiczne, radiatory) mają wpływ na lutowanie rozpływowe:

• Odpowiednie podgrzanie wstępne: Upewnij się, że profil reflow dociera do wszystkich obszarów
• Pokrycie pastą: Na dużych podkładkach termicznych należy stosować mniej pasty, aby zapobiec jej unoszeniu się
• Poprzez tablicę: Pomaga przewodzić ciepło, wymaga wypełnionych otworów przelotowych

Prześlij do przeglądu przez zespół

4) Punkty odniesienia i cechy wyrównania

Znaczniki umożliwiają automatyczne optyczne ustawienie elementów w celu ich rozmieszczenia.

4.1 Globalne wskaźniki fiducials

Wymagania:

• Minimum 3 na deskę/panel (2 po przekątnej + 1 do orientacji)
• Znajduje się w listwach panelowych do płyt panelowych
• Asymetryczne rozmieszczenie zapobiega błędom orientacji 180°

Dane techniczne:

• Średnica podkładki: typowo 1.0 mm (dopuszczalne 0.5 mm–2.0 mm)
• Otwór maski lutowniczej: 2× średnica padu
• Odstęp od innych elementów: minimum 3 mm
• Wykończenie miedziane: takie samo jak na płytce (niepokryte maską lutowniczą)

4.2 Lokalne znaki powiernicze

Lokalne punkty odniesienia poprawiają dokładność rozmieszczenia elementów o małej podziałce.

W razie potrzeby:

• Elementy o rozstawie ≤0.5 mm
• BGA z odstępem kulek ≤0.8 mm
• Komponenty wymagające mniejszej tolerancji rozmieszczenia

Umiejscowienie:

• Dwa punkty odniesienia na element (narożniki przekątne)
• W odległości 50 mm od komponentu
• Nie współdzielone między komponentami

4.3 Otwory narzędziowe

Do obsługi paneli:

• Średnica: typowo 3.0–4.0 mm (bez powłoki)
• Lokalizacja: W listwach panelowych, rozmieszczone symetrycznie
• Odstęp: 5 mm od krawędzi płyty

---

5) Wytyczne dotyczące technologii mieszanych

Płytki zarówno z montażem SMT, jak i przewlekanym wymagają specjalnego podejścia.

5.1 Sekwencja procesów

Typowy przepływ technologii mieszanej:

1. SMT Strona 1: Wklej wydruk → Umieść → Przepływ
2. SMT Strona 2 (jeśli dotyczy): Wklej wydruk → Umieść → Przepływ
3. Otwór przelotowy: Wkładka → Lutowanie falowe lub selektywne
4. Montaż ręczny (jeśli dotyczy)

5.2 Rozważania dotyczące lutowania falowego

Orientacja komponentów:

• Długa oś prostopadła do kierunku fali
• Tylna krawędź łącznika (ostatnia fala wychodząca)

SMT po stronie fali:

• Ograniczone do komponentów przeznaczonych do pracy w temperaturze falowej
• Klej potrzebny do przytrzymania elementów podczas fali
• Unikaj małych skoków i układów BGA po stronie fali

5.3 Lutowanie selektywne

Lutowanie selektywne umożliwia montaż przewlekany z montażem SMT po tej samej stronie:

Projekt dla wybranych:

• Prześwit wokół padów THT umożliwiający dostęp do dyszy
• W miarę możliwości grupuj elementy THT
• Weź pod uwagę złodziei lutu w celu uzyskania równowagi termicznej masy

---

6) Projektowanie dla automatycznego montażu

Optymalizacja pod kątem automatyzacji pozwala ograniczyć koszty i poprawić jakość.

6.1 Wybór komponentów

Preferuj komponenty przyjazne automatyzacji:

• Standardowe opakowanie taśmowe i szpulowe
• Spójne ciała składowe
• Wyraźne oznaczenia biegunowości
• Zalecane przez producenta wymiary

Unikaj lub minimalizuj:

• Komponenty o nietypowym kształcie wymagające ręcznego rozmieszczenia
• Opakowanie niestandardowe
• Komponenty za małe (0201) lub za duże dla sprzętu

6.2 Wymagania dotyczące pliku projektowego

Kompletny pakiet plików umożliwia sprawny montaż:

• Gerbery: Kompletne dane produkcyjne
• Wybierz i umieść plik: Współrzędne komponentu do umieszczenia
• Plik centroidu: Współrzędne XY, obrót, bok
• Zestawienie komponentów: W komplecie z numerami części producenta
• Rysunek montażowy: Odniesienie do rozmieszczenia komponentów

Pełną specyfikację można znaleźć w pliku wymagań dotyczących montażu PCB .

Projekt 6.3 panelu

Prawidłowe panelowanie zwiększa wydajność montażu:

• Spójna orientacja zarządu
• Sprzęt dopasowujący wymiary szyn
• Znaczniki i narzędzia w szynach
• Wystarczający odstęp od rowka/nacięcia V

Szczegółowe wytyczne znajdują się w wymaganiach dotyczących panelizacji SMT .

6.4 Uzyskiwanie przeglądu projektu

Prześlij swój projekt do Highleap Electronics w celu bezpłatnej weryfikacji DFM . Nasi inżynierowie zweryfikują Twój projekt pod kątem zgodności z tymi zasadami i dostarczą szczegółowy raport DFM . Skorzystaj z naszej listy kontrolnej DFM PCB , aby dokonać samodzielnej weryfikacji przed przesłaniem projektu, i zapoznaj się z wytycznymi DFT dotyczącymi wymagań testowalności. Skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów, aby omówić wszelkie pytania dotyczące projektu lub wymagania specjalne.