Regras de projeto de montagem de PCB para DFM e montagem automatizada

Conteúdo

1. Regras de posicionamento de componentes
2. Requisitos de projeto da almofada
3. Considerações sobre projeto térmico
4. Recursos de marcação e alinhamento
5. Diretrizes de Tecnologia Mista
6. Projeto para montagem automatizada

Na Highleap Electronics, verificamos os projetos de acordo com essas regras durante nossa análise DFM gratuita . Seguir essas diretrizes ajuda a garantir o sucesso da montagem na primeira tentativa.

---

1) Regras de posicionamento de componentes

O posicionamento correto dos componentes permite uma montagem automatizada eficiente e previne defeitos.

1.1 Requisitos de espaçamento dos componentes

Tipo de espaçamento	Mínimo	Recomendado até
SMD para SMD (mesmo lado)	0.5mm	0.75mm
SMD para PTH	1.0mm	1.5mm
PTH para PTH	1.5mm	2.0mm
componente até a borda da placa	2.0mm	3.0mm
Componente para borda do trilho (painel)	3.0mm	5.0mm

1.2 Orientação dos Componentes

A orientação consistente melhora a inspeção e reduz os erros de posicionamento:

• Componentes polarizados: Mesma polaridade em toda a placa
• CIs: Pino 1 em um canto consistente (normalmente superior esquerdo)
• Componentes do chip: Alinhe paralelamente às bordas da tábua, quando possível.
• Conectores: Considere a direção de acoplamento e o roteamento do cabo.

Orientação para refluxo:

• A orientação perpendicular impede o deslocamento dos componentes (efeito de onda).
• Componentes pequenos próximos à borda da placa: eixo maior perpendicular à borda.

1.3 Considerações sobre a altura dos componentes

Para soldagem por refluxo:

• Mantenha os componentes altos afastados dos menores (folga de pelo menos 2 mm).
• Componentes altos podem fazer sombra em peças pequenas adjacentes.
• Considere a direção do refluxo ao posicionar componentes altos.

Para colocação automatizada:

• Coloque os componentes altos após os de perfil baixo.
• A altura máxima normalmente é de 25 mm para equipamentos padrão.
• Componentes muito altos podem exigir colocação manual.

---

2) Requisitos de projeto da almofada

O design das almofadas de solda afeta a qualidade da junta de solda e a confiabilidade a longo prazo.

2.1 Dimensionamento dos pads SMD

As dimensões das almofadas de contato devem corresponder às especificações do componente. Diretrizes gerais:

Componentes de chip (0402 e maiores):

• Comprimento da almofada: 1.0× a 1.2× o comprimento do terminal
• Largura da área de contato: igual ou ligeiramente maior que a largura do componente.
• Extensão da ponta: 0.25-0.5 mm além do corpo do componente
• Extensão do calcanhar: mínimo de 0.25 mm

Circuitos integrados de passo fino:

• Utilize as pegadas recomendadas pelo fabricante.
• Considere os padrões de pads IPC-7351.
• Verificar a pegada em relação ao componente real.

2.2 Design de almofada QFN/DFN

Os dispositivos QFN requerem atenção especial:

Almofadas periféricas:

• Comprimento da área de contato: O padrão de contato se estende de 0.25 a 0.5 mm além da borda do encapsulamento.
• Sem máscara de solda entre os pads e a almofada térmica.

Almofada térmica:

• Dimensões: 80-90% da área da almofada térmica do componente
• Matriz de vias: vias de 0.3 mm em uma grade de 1.0 a 1.2 mm
• Preenchimento de vias: Necessário para evitar a fuga de solda.
• Máscara de solda: Abertura ligeiramente menor que a área de contato.

2.3 Projeto de Pad BGA

Tipo de almofada:

• NSMD (Não definido pela máscara de solda): Preferencial para espaçamento fino.
• SMD (Definido pela Máscara de Solda): Usado para espaçamento amplo, melhor adesão.

Diâmetro da almofada:

• NSMD: 75-80% do diâmetro da esfera
• Abertura da máscara: Diâmetro da almofada + 0.1 mm (mínimo)

Por meio de considerações:

• Via-in-pad aceitável com enchimento e tampa
• Roteamento em formato de osso para BGAs com passo maior
• See diretrizes de abertura do estêncil para cobertura de pasta

3) Considerações sobre o projeto térmico

O equilíbrio térmico previne defeitos de montagem durante o processo de refluxo.

3.1 Prevenção do Tombstoneamento

O efeito "tombstoning" ocorre quando uma das extremidades de um componente de chip se levanta durante o processo de refluxo devido à tensão superficial desigual da solda.

Estratégias de prevenção:

• Equilibrar a massa térmica em ambas as almofadas.
• Roteamento simétrico de trilhas para pads
• Adicione alívio térmico se uma das almofadas se conectar ao plano.
• Evite passar trilhas por baixo de componentes do chip.

3.2 Projeto de alívio térmico

Para conexões aéreas:

• Utilize raios com alívio térmico (normalmente 4 raios).
• Largura dos raios: 0.25-0.3 mm (mínimo)
• Espaço de ar: mínimo de 0.25 mm

Quando é necessário alívio térmico:

• Pads SMD conectando-se a planos internos
• Pads PTH com conexões planas
• Qualquer pad que exija refluxo/onda de solda.

3.3 Gerenciamento de grandes áreas de cobre

Grandes áreas de cobre (almofadas térmicas, dissipadores de calor) afetam o refluxo:

• Adequação do pré-aquecimento: Garanta que o perfil de refluxo atinja todas as áreas.
• Cobertura da pasta: Reduza a quantidade de pasta térmica em almofadas térmicas grandes para evitar que elas se soltem.
• Por meio de matriz: Auxilia na condução de calor, requer vias preenchidas

Submeter para revisão da Assembleia

4) Marcadores Fiduciais e Recursos de Alinhamento

Os marcadores fiduciais permitem o alinhamento óptico automatizado para a colocação de componentes.

4.1 Fiduciais Globais

Requisitos:

• Mínimo de 3 por placa/painel (2 na diagonal + 1 para orientação)
• Localizado em trilhos de painel para placas de painel.
• O posicionamento assimétrico evita erros de orientação de 180°

Especificações:

• Diâmetro da almofada: 1.0 mm típico (0.5 mm a 2.0 mm aceitável)
• Abertura da máscara de solda: 2× diâmetro da ilha de solda
• Distância mínima de segurança em relação a outros elementos: 3 mm
• Acabamento em cobre: ​​Igual ao da placa (não coberto pela máscara de solda)

4.2 Fiduciários Locais

Marcadores fiduciais locais melhoram a precisão do posicionamento de componentes com espaçamento fino.

Quando necessário:

• Componentes com passo ≤0.5 mm
• BGAs com espaçamento entre esferas ≤0.8 mm
• Componentes que exigem tolerância de posicionamento mais rigorosa

Colocação:

• Dois marcadores fiduciais por componente (cantos diagonais)
• A 50 mm do componente
• Não compartilhado entre componentes

4.3 Furos de ferramenta

Para manuseio do painel:

• Diâmetro: 3.0-4.0 mm típico (sem revestimento)
• Localização: Em trilhos de painel, dispostos simetricamente.
• Distância de segurança: 5 mm da borda da placa

---

5) Diretrizes para Tecnologias Mistas

Placas com componentes SMT e de montagem em furo exigem considerações especiais.

5.1 Sequência do Processo

Fluxo típico de tecnologia mista:

1. Lado 1 da SMT: Colar a impressão → Posicionar → Reflow
2. Lado 2 da SMT (se aplicável): Colar impressão → Posicionar → Reflow
3. Componentes de montagem em furo passante: Inserir → Soldagem por onda ou seletiva
4. Montagem manual (se houver)

5.2 Considerações sobre a soldagem por onda

Orientação dos componentes:

• Eixo longitudinal perpendicular à direção da onda
• Borda de fuga dos conectores (última a sair da onda)

SMT no lado da onda:

• Limitado a componentes classificados para temperatura de onda
• Cola necessária para manter os componentes unidos durante a onda
• Evite ângulos de inclinação pequenos e BGAs no lado da onda.

5.3 Soldagem Seletiva

A soldagem seletiva permite a utilização de componentes de furo passante com componentes SMT no mesmo lado:

Design para aplicações seletivas:

• Espaço livre ao redor das almofadas THT para acesso do bico.
• Agrupe os componentes THT sempre que possível.
• Considere o uso de dispositivos antirretorno de solda para o equilíbrio de massa térmica.

---

6) Projeto para Montagem Automatizada

A otimização para automação reduz custos e melhora a qualidade.

6.1 Seleção de Componentes

Dê preferência a componentes que facilitem a automação:

• Embalagem padrão em fita e carretel
• Corpos componentes consistentes
• Marcações claras de polaridade
• Pegadas recomendadas pelo fabricante

Evite ou minimize:

• Componentes de formato irregular que exigem colocação manual
• Embalagem não padronizada
• Componentes muito pequenos (0201) ou muito grandes para o equipamento

6.2 Requisitos do Arquivo de Projeto

O pacote de arquivos completo permite uma montagem eficiente:

• Gerbers: Dados completos de fabricação
• Selecionar e colocar arquivo: Coordenadas dos componentes para posicionamento
• Arquivo centróide: Coordenadas XY, rotação, lado
• Lista de materiais: Completo com números de peça do fabricante
• Desenho de montagem: Referência de posicionamento de componentes

Consulte os requisitos do arquivo de montagem da placa de circuito impresso para obter as especificações completas.

6.3 Projeto do Painel

A panelização adequada melhora a eficiência da montagem:

• orientação consistente do tabuleiro
• Equipamentos com dimensões de trilho compatíveis
• Marcadores fiduciais e ferramentas em trilhos
• Folga adequada em relação ao roteamento/pontuação V

Consulte os requisitos de panelização para SMT para obter diretrizes detalhadas.

6.4 Obtenção da Revisão do Projeto

Envie seu projeto para a Highleap Electronics para uma análise DFM gratuita . Nossos engenheiros verificam seu projeto de acordo com essas regras e fornecem um relatório DFM detalhado . Use nossa lista de verificação DFM para PCB para realizar uma autoverificação antes do envio e revise as diretrizes DFT para requisitos de testabilidade. Entre em contato com nossa equipe de engenharia para discutir quaisquer dúvidas sobre o projeto ou requisitos especiais.