Правила проектування складання друкованих плат для DFM та автоматизованого складання

Зміст

1. Правила розміщення компонентів
2. Вимоги до конструкції колодок
3. Тепловий дизайн
4. Референтні позначки та функції вирівнювання
5. Керівні принципи змішаних технологій
6. Проектування для автоматизованого складання

У Highleap Electronics ми перевіряємо конструкції на відповідність цим правилам під час наших безкоштовний огляд DFMДотримання цих інструкцій допомагає забезпечити успішне складання першого проходу.

---

1) Правила розміщення компонентів

Правильне розміщення компонентів забезпечує ефективне автоматизоване складання та запобігає дефектам.

1.1 Вимоги до розташування компонентів

Тип інтервалу	мінімальний	Рекомендовані
SMD до SMD (з однієї сторони)	0.5mm	0.75mm
SMD до PTH	1.0mm	1.5mm
ПТГ до ПТГ	1.5mm	2.0mm
Від компонента до краю плати	2.0mm	3.0mm
Від компонента до краю рейки (панель)	3.0mm	5.0mm

1.2 Орієнтація компонентів

Послідовна орієнтація покращує огляд та зменшує помилки розміщення:

• Поляризовані компоненти: Однаковий напрямок полярності на всій платі
• мікросхеми: Контакт 1 у відповідному куті (зазвичай у верхньому лівому)
• Компоненти чіпа: Вирівнюйте паралельно краям дошки, коли це можливо
• Роз'єми: Враховуйте напрямок з'єднання та прокладання кабелю

Орієнтація для пакування:

• Перпендикулярна орієнтація запобігає зміщенню компонентів (хвильовий ефект)
• Дрібні компоненти поблизу краю плати: довга вісь перпендикулярна до краю

1.3 Міркування щодо висоти компонентів

Для паяння оплавленням:

• Тримайте високі компоненти подалі від малих (зазор 2 мм+)
• Високі компоненти можуть затінювати сусідні дрібні деталі
• Враховуйте напрямок оплавлення під час розміщення високих компонентів

Для автоматичного розміщення:

• Розмістіть високі компоненти після низькопрофільних
• Максимальна висота зазвичай 25 мм для стандартного обладнання
• Дуже високі компоненти можуть вимагати ручного розміщення

---

2) Вимоги до конструкції колодок

Конструкція контактних площадок впливає на якість паяного з'єднання та довгострокову надійність.

2.1 Розміри SMD-контактних площадок

Розміри колодок повинні відповідати специфікаціям компонентів. Загальні рекомендації:

Компоненти мікросхеми (0402 і більше):

• Довжина контактної площадки: від 1.0× до 1.2× довжина клеми
• Ширина контактної площадки: дорівнює або трохи ширша за ширину компонента
• Подовження пальців ноги: 0.25-0.5 мм за межі корпусу компонента
• Подовження п'яти: мінімум 0.25 мм

Інтегральні схеми з дрібним кроком:

• Використовуйте рекомендовані виробником розміри посадкових місць
• Розгляньте шаблони контактних площадок IPC-7351
• Звірте посадкове місце з фактичним компонентом

2.2 Конструкція контактних майданчиків QFN/DFN

Пристрої QFN потребують особливої ​​уваги:

Периферійні прокладки:

• Довжина контактної площадки: візерунок на поверхні виходить на 0.25-0.5 мм за край упаковки
• Немає паяльної маски між контактними площадками та термопрокладкою

Термопрокладка:

• Розмір: 80-90% площі термопрокладки компонента
• Масив перехідних отворів: перехідні отвори 0.3 мм на сітці 1.0-1.2 мм
• Через заливку: Необхідно для запобігання розтікання припою
• Паяльна маска: отвір трохи менший, ніж площина контактної площадки

2.3 Конструкція BGA-контактних майданчиків

Тип прокладки:

• NSMD (без маски паяння): бажано для дрібного кроку
• SMD (Solder-Mask-Defined): Використовується для великого кроку, кращої адгезії

Діаметр колодки:

• NSMD: 75-80% діаметра кулі
• Отвір маски: діаметр подушечки + мінімум 0.1 мм

Через міркування:

• Прийнятний перехідний контактний майданчик із заповненням та кришкою
• Трасування кабелів типу "dogbone" для BGA з більшим кроком
• Читати рекомендації щодо діафрагми трафарету для покриття пастою

3) Міркування щодо теплового проектування

Термічний баланс запобігає дефектам складання під час пакування.

3.1 Запобігання надгробкам

Надгробок виникає, коли один кінець компонента мікросхеми піднімається під час оплавлення через нерівномірний поверхневий натяг припою.

Стратегії профілактики:

• Збалансуйте теплову масу на обох площадках
• Симетричне трасування трас до контактних площадок
• Додайте тепловий захист, якщо одна площадка підключається до площини
• Уникайте слідів під компонентами мікросхеми

3.2 Конструкція теплового знеболення

Для площинних з'єднань:

• Використовуйте терморозвантажувальні спиці (типово 4 спиці)
• Ширина спиць: мінімум 0.25-0.3 мм
• Повітряний зазор: мінімум 0.25 мм

Коли потрібне теплове зняття напруги:

• SMD-контакти, що підключаються до внутрішніх площин
• PTH-колодки з площинними з'єднаннями
• Будь-яка площадка, що потребує оплавлення/хвилі припою

3.3 Управління великими мідними ділянками

Великі мідні ділянки (термопрокладки, радіатори) впливають на оплавлення:

• Достатність попереднього нагрівання: Переконайтеся, що профіль оплавлення досягає всіх зон
• Покриття пастою: Зменште кількість пасти на великих термопрокладках, щоб запобігти спливанню
• Через масив: Допомагає проводити тепло, вимагає заповнених отворів

Подати на розгляд Асамблеї

4) Референтні точки та функції вирівнювання

Фідуціали дозволяють автоматизувати оптичне вирівнювання для розміщення компонентів.

4.1 Глобальні довірчі орієнтири

Вимоги:

• Мінімум 3 на дошку/панель (2 діагональні + 1 для орієнтації)
• Розташований у панельних рейках для панельних дощок
• Асиметричне розташування запобігає помилкам орієнтації на 180°

Технічні характеристики:

• Діаметр колодки: типовий 1.0 мм (прийнятний 0.5-2.0 мм)
• Отвір паяльної маски: 2× діаметр контактної площадки
• Відстань від інших елементів: мінімум 3 мм
• Мідне покриття: таке ж, як і у плати (не покрите паяльною маскою)

4.2 Локальні довірчі точки

Локальні реперні точки покращують точність розміщення компонентів з дрібним кроком.

Коли потрібно:

• Компоненти з кроком ≤0.5 мм
• BGA з кроком кульок ≤0.8 мм
• Компоненти, що потребують більш жорсткого допуску розміщення

Розміщення:

• Дві опорні точки на компонент (діагональні кути)
• В межах 50 мм від компонента
• Не розподіляється між компонентами

4.3 Отвори для інструментів

Для обробки панелей:

• Діаметр: типовий 3.0-4.0 мм (без покриття)
• Розташування: У панельних рейках, симетрично розміщені
• Відстань: 5 мм від краю дошки

---

5) Керівні принципи змішаних технологій

Плати з поверхневим монтажем (SMT) та наскрізним монтажем потребують особливої ​​уваги.

5.1 Послідовність процесу

Типовий потік зі змішаною технологією:

1. SMT Сторона 1: Вставка друку → Розміщення → Переформування
2. SMT Сторона 2 (якщо застосовується): Вставити друк → Розмістити → Переформатування
3. Наскрізний отвір: Вставка → Хвиля або селективний припій
4. Ручне складання (якщо таке є)

5.2 Міркування щодо хвильового припою

Орієнтація компонентів:

• Довга вісь перпендикулярна до напрямку хвилі
• З'єднувачі на задньому краю (останні, що виходять з хвилі)

SMT на стороні хвилі:

• Обмежено компонентами, розрахованими на хвильову температуру
• Клей, необхідний для утримання компонентів під час хвилі
• Уникайте малого кроку та BGA на стороні хвилі

5.3 Селективне паяння

Селективне паяння дозволяє виконувати наскрізне паяння з поверхневим монтажем (SMT) з одного боку:

Дизайн для вибіркового:

• Зазор навколо THT-колодок для доступу до сопла
• Групуйте компоненти THT, коли це можливо
• Розглянемо «крадіїв припою» для визначення теплового балансу маси

---

6) Проектування для автоматизованого складання

Оптимізація для автоматизації знижує витрати та покращує якість.

6.1 Вибір компонентів

Віддавайте перевагу компонентам, зручним для автоматизації:

• Стандартне пакування на стрічках та котушках
• Узгоджені компоненти тіла
• Чіткі позначки полярності
• Рекомендовані виробником розміри

Уникайте або мінімізуйте:

• Компоненти нестандартної форми, що потребують ручного розміщення
• Нестандартна упаковка
• Компоненти занадто малі (0201) або занадто великі для обладнання

6.2 Вимоги до файлу проекту

Повний пакет файлів забезпечує ефективне складання:

• Гербери: Повні дані про виробництво
• Вибрати та розмістити файл: Координати компонентів для розміщення
• Центроїдний файл: Координати XY, обертання, сторона
• BOM: У комплекті з номерами деталей виробника
• Складальне креслення: Довідка про розміщення компонентів

Читати Вимоги до файлу збірки друкованої плати для повних специфікацій.

6.3 Дизайн панелі

Правильне панелювання підвищує ефективність складання:

• Послідовна орієнтація дошки
• Обладнання для узгодження розмірів рейок
• Фідуціали та інструменти в рейках
• Достатня відстань від траси/V-подібної лінії

Читати вимоги до панелізації для SMT для детальних інструкцій.

6.4 Отримання перевірки дизайну

Надішліть свій дизайн до Highleap Electronics для безкоштовний огляд DFMНаші інженери перевірять ваш проект на відповідність цим правилам та нададуть детальний Звіт DFMСкористайтеся нашим Контрольний список DFM для друкованих плат самостійно перевірити перед надсиланням та переглянути Рекомендації щодо ДПФ щодо вимог до тестованості. Зверніться до нашої інженерної команди, щоб обговорити будь-які питання щодо проектування або спеціальні вимоги.