Правила проектирования печатных плат для DFM и автоматизированной сборки.

Содержание

1. Правила размещения компонентов
2. Требования к конструкции площадки
3. Вопросы теплового проектирования
4. Реперные точки и элементы выравнивания
5. Рекомендации по использованию смешанных технологий
6. Проектирование для автоматизированной сборки

В компании Highleap Electronics мы проверяем наши проекты на соответствие этим правилам в ходе наших проверок. бесплатный обзор DFMСледование этим рекомендациям помогает обеспечить успешную сборку с первого раза.

---

1) Правила размещения компонентов

Правильное размещение компонентов обеспечивает эффективную автоматизированную сборку и предотвращает дефекты.

1.1 Требования к расстоянию между компонентами

Тип интервала	Минимальный	Рекомендованные
SMD-компоненты к SMD-компонентам (на одной стороне)	0.5 мм	0.75 мм
SMD к PTH	1.0 мм	1.5 мм
ПТГ к ПТГ	1.5 мм	2.0 мм
Компонент к краю платы	2.0 мм	3.0 мм
Компонент к краю направляющей (панели)	3.0 мм	5.0 мм

1.2 Ориентация компонентов

Последовательная ориентация улучшает контроль качества и снижает количество ошибок при размещении:

• Поляризованные компоненты: Полярность одинакова по всей плате.
• ИС: Штифт 1 расположен в одном и том же углу (обычно в верхнем левом углу).
• Компоненты микросхемы: По возможности выравнивайте параллельно краям доски.
• Разъемы: Учитывайте направление соединения и прокладку кабелей.

Ориентация для оплавления:

• Перпендикулярная ориентация предотвращает смещение компонентов (волновой эффект).
• Мелкие компоненты вблизи края платы: длинная ось перпендикулярна краю.

1.3 Учет высоты компонентов

Для пайки оплавлением:

• Держите высокие компоненты на некотором расстоянии от низких (зазор должен быть не менее 2 мм).
• Высокие компоненты могут затенять соседние мелкие детали.
• При установке высоких компонентов следует учитывать направление оплавления припоя.

Для автоматического размещения:

• Размещайте высокие компоненты после низкопрофильных.
• Максимальная высота для стандартного оборудования обычно составляет 25 мм.
• Для установки очень высоких компонентов может потребоваться ручная установка.

---

2) Требования к конструкции прокладки

Конструкция контактной площадки влияет на качество паяного соединения и долговременную надежность.

2.1 Размеры контактных площадок SMD

Размеры контактных площадок должны соответствовать техническим характеристикам компонентов. Общие рекомендации:

Микросхемные компоненты (0402 и больше):

• Длина контактной площадки: от 1.0 до 1.2 длины клеммы.
• Ширина контактной площадки: равна или немного шире ширины компонента.
• Расширение носка: на 0.25-0.5 мм за пределы корпуса компонента.
• Высота каблука: минимум 0.25 мм.

Микросхемы с малым шагом выводов:

• Используйте рекомендованные производителем габариты.
• Рассмотрите схемы расположения контактных площадок по стандарту IPC-7351.
• Сравните габариты с фактическими характеристиками компонента.

2.2 Конструкция контактной площадки QFN/DFN

Устройства QFN требуют особого внимания:

Периферийные устройства:

• Длина контактной площадки: контактная площадка выступает за край корпуса на 0.25-0.5 мм.
• Между контактными площадками и термопрокладкой отсутствует паяльная маска.

Термопрокладка:

• Размер: 80-90% площади термопрокладки компонента.
• Массив переходных отверстий: переходные отверстия диаметром 0.3 мм на сетке 1.0-1.2 мм.
• Заполнение через переходные отверстия: необходимо для предотвращения растекания припоя.
• Маска для пайки: Отверстие немного меньше контактной площадки.

2.3 Конструкция контактной площадки BGA

Тип подушки:

• NSMD (Non-Solder-Mask-Defined): Предпочтительный вариант для малого шага выводов.
• SMD (Solder-Mask-Defined): Используется для больших шагов пайки, обеспечивает лучшую адгезию.

Диаметр колодки:

• NSMD: 75-80% диаметра шара
• Отверстие маски: диаметр подушечки + 0.1 мм минимум.

Исходя из соображений:

• Допускается использование контактных площадок с заполнением и крышкой.
• Формирование профиля "собачья кость" для BGA-компонентов с большим шагом выводов.
• Посмотреть направляющие для трафаретных отверстий для покрытия пастой

3) Вопросы теплового проектирования

Термобаланс предотвращает дефекты сборки во время оплавления припоя.

3.1 Предотвращение возведения надгробий на камень

Эффект «надгробного камня» возникает, когда один конец микросхемы приподнимается во время оплавления из-за неравномерного поверхностного натяжения припоя.

Стратегии профилактики:

• Сбалансируйте тепловую инерцию на обеих площадках.
• Симметричная трассировка дорожек к контактным площадкам.
• Добавьте термореле, если одна из прокладок соединяется с плоскостью.
• Избегайте прокладки дорожек под компонентами микросхемы.

3.2 Конструкция теплоотвода

Для авиаперелетов:

• Используйте терморегулирующие спицы (обычно 4 спицы).
• Ширина спиц: минимум 0.25-0.3 мм.
• Воздушный зазор: минимум 0.25 мм.

Когда необходима тепловая разгрузка:

• SMD-контактные площадки, соединяющиеся с внутренними плоскостями
• Контактные площадки PTH с плоскими соединениями
• Любая контактная площадка, требующая оплавления/волновой пайки.

3.3 Управление крупными медными цепями

Большие медные участки (термопрокладки, радиаторы) влияют на процесс оплавления:

• Достаточный уровень предварительного нагрева: Убедитесь, что профиль переплавки охватывает все области.
• Покрытие вставки: Уменьшите количество термопасты на больших термопрокладках, чтобы предотвратить её всплывание.
• Через массив: Способствует теплопроводности, требует заполнения сквозных отверстий.

Представить на рассмотрение Ассамблеи

4) Реперные точки и элементы выравнивания

Реперные метки обеспечивают автоматическую оптическую юстировку для размещения компонентов.

4.1 Глобальные фидуциарные знаки

Требования:

• Минимум 3 штуки на доску/панель (2 по диагонали + 1 для ориентации).
• Расположены в направляющих для панелей панельной сборки.
• Асимметричное размещение предотвращает ошибки ориентации на 180°.

Технические характеристики:

• Диаметр контактной площадки: обычно 1.0 мм (допустимо 0.5–2.0 мм).
• Отверстие в паяльной маске: 2 × диаметр контактной площадки.
• Зазор между элементами конструкции: минимум 3 мм.
• Медное покрытие: такое же, как у платы (не покрыто паяльной маской).

4.2 Местные доверительные управляющие

Локальные реперные точки повышают точность позиционирования компонентов с малым шагом.

При необходимости:

• Компоненты с шагом ≤0.5 мм
• BGA-чипы с шагом выводов шариков ≤0.8 мм
• Компоненты, требующие более жестких допусков при установке.

Размещение:

• Две реперные точки на каждый компонент (угловые точки по диагонали).
• В пределах 50 мм от компонента
• Не используется совместно различными компонентами

4.3 Отверстия для инструментов

Для работы с панелью управления:

• Диаметр: 3.0-4.0 мм (типичный) (без покрытия)
• Расположение: В направляющих панелей, симметрично размещено.
• Зазор: 5 мм от края платы.

---

5) Рекомендации по использованию смешанных технологий

Платы, сочетающие в себе поверхностный монтаж и монтаж в отверстия, требуют особого подхода.

5.1 Последовательность процесса

Типичный поток смешанных технологий:

1. Сторона 1 SMT: Печать → Размещение → Оплавление
2. Сторона SMT 2 (если применимо): Печать вставки → Размещение → Оплавление
3. Сквозное пайка: Вставка → Волнообразная или селективная пайка
4. Ручная сборка (если таковая имеется)

5.2 Вопросы волновой пайки

Ориентация компонентов:

• Длинная ось перпендикулярна направлению волны.
• Задняя кромка соединителей (последняя, ​​выходящая из волны)

SMT на волноводной стороне:

• Ограничено компонентами, рассчитанными на воздействие волновой температуры.
• Для фиксации компонентов во время воздействия волны необходим клей.
• Избегайте использования устройств с малым шагом лопастей и устройств BGA на волновой стороне.

5.3 Селективная пайка

Селективная пайка позволяет использовать сквозные отверстия с поверхностным монтажом на одной стороне:

Дизайн для избранных:

• Зазор вокруг контактных площадок THT для доступа к соплу.
• По возможности группируйте компоненты THT.
• Рассмотрите возможность использования устройств для удаления припоя с целью обеспечения баланса тепловой инерции.

---

6) Проектирование для автоматизированной сборки

Оптимизация процессов с целью автоматизации снижает затраты и повышает качество.

6.1 Выбор компонентов

Отдавайте предпочтение компонентам, удобным для автоматизации:

• Стандартная упаковка в виде ленты и катушки.
• Согласованные тела компонентов
• Четкая маркировка полярности
• Рекомендуемые производителем габариты

Избегайте или сводите к минимуму:

• Компоненты нестандартной формы, требующие ручной установки.
• Нестандартная упаковка
• Компоненты слишком малы (0201) или слишком велики для оборудования.

6.2 Требования к проектной документации

Полный пакет файлов обеспечивает эффективную сборку:

• Герберы: Полные данные по изготовлению
• Выберите и поместите файл: Координаты компонентов для размещения
• Центроидный файл: XY-координаты, вращение, сторона
• Спецификация: В комплекте с номерами деталей производителя.
• Сборочный чертеж: Справочная информация по размещению компонентов

Посмотреть Требования к файлу сборки печатной платы для полных спецификаций.

6.3 Дизайн панелей

Правильная панельная сборка повышает эффективность монтажа:

• Последовательная ориентация платы
• Оборудование для подбора размеров рельсов
• Фидуциальные метки и инструменты в рельсах
• Достаточный уровень допуска по маршруту/V-баллу

Посмотреть Требования к панельной обработке для SMT для получения подробных рекомендаций.

6.4 Получение результатов проверки проекта

Отправьте свой проект в компанию Highleap Electronics для бесплатный обзор DFMНаши инженеры проверяют ваш проект на соответствие этим правилам и предоставляют подробную смету. отчет ДФМВоспользуйтесь нашими Контрольный список DFM для печатных плат Перед отправкой необходимо провести самопроверку и проверку. Руководящие принципы DFT Для проверки соответствия требованиям к тестируемости. Свяжитесь с нашей инженерной командой, чтобы обсудить любые вопросы проектирования или особые требования.