Transcript TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE

Cursul nr.6

Proiectarea pentru fabricatie
◦ Ghid de plasare si orientare a componentelor
(continuare)
◦ Proiectarea amprentelor si padstack-urilor pentru
fabricatia PCB
 SMD
 THD
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
2


Lateral – margine PCB
Capat piesa – margine PCB
a=1,9 mm (75 mils); b=2,29 mm (90 mils)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
3

Capat piesa – capat piasa

Lateral – lateral (diametre < 100mils)
2,54 mm (100 mils)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
4

Lateral – lateral (D2>D1>100mils)
a  70 
1
D [mils]
2
a  1, 78 
1
2
b  10 
1
2
D [mm]
b  0 , 25 
D1 
1
2
1
2
D1 
D 2 [mils]
1
2
D 2 [mm]
(a si b ≥ 100 mils minim)
(a si b ≥ 2,54 mm minim)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
5

Lateral piesa – capat piesa
(cand un diametru de capsula este >100 mils)
95 
1
2
D 1 [mils]
2 , 41 
1
2
D1 [mm]
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
6

Margine PCB
r=1/2 din diametrul componentei sau
1/2 din inaltime, oricare este mai mare
SI
r≥60 mils (1,52 mm)

Alte piese
r=1/2 din diametrul componentei sau
1/2 din inaltime, oricare este mai mare
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
7


Lateral CI – margine PCB
Capat CI – margine PCB
a=100 mils; b=75 mils
a=2,54 mm; b=1,91 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
8

Capat CI – capat CI
200 mils
5,08 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
9

Lateral CI – lateral CI
100 mils
2,54 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
10

Capat CI – capat THD, capat CI – lateral THD,
lateral CI – capat THD, lateral CI – lateral THD
a (D1>100)=115+(1/2)D1 mils=
=2,91+(1/2)D1 mm
b (D<100)=200 mils=5,08 mm
c (D<100)=100 mils=2,54 mm
d (D1>100)=40+(1/2)D1 mils=
=1,02+(1/2)D1 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
11

Gaura – gaura (metalizata sau nemetalizata)
◦ (a) fara sa incalce regulile de spatiere a pad-urilor
◦ (b) astfel incat laminatul rezidual dintre gauri sa fie
>20 mils (0,5 mm)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
12

Jumper-e cu fir (orice directie)
100 mils
2,54 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
13

Lateral – margine PCB si/sau
Capat – margine PCB
a=60 mils
a=1,5 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
14

Capat – capat si/sau
lateral - lateral
Dimensiune 0603 sau mai mare
20 mils
0,5 mm
Mai mic de 0603
12 mils
0,3 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
15

Pad – via
20 mils
0,5 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
16

Capsule rectangulare pentru componente
pasive (R, C)
Tipul capsulei
1812
1206
0805
0603
0402
0201
Dimensiuni
mm
4.6 x 3.0
3.0 x 1.5
2.0 x 1.3
1.5 x 0.8
1.0 x 0.5
0.6 x 0.3
Dimensiuni
inci
0.18 x 0.12
0.12 x 0.06
0.08 x 0.05
0.06 x 0.03
0.04 x 0.02
0.02 x 0.01
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
17

Lateral componenta – margine PCB si/sau
capat – margine PCB
60 mils
1,5 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
18

Capat – capat (capsula)

Lateral – lateral (pad – pad)
20 mils =0,5 mm
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
19
1.

2.

Circuite SMD mixte – discrete si CI
Se foloseste oricare din regulile precedente
referitoare la componetele implicate.
Circuite mixte THD si SMD
Se foloseste oricare din regulile precedente
referitoare la componetele implicate (uzual
spatierea de la THD).
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
20



Software-ul OrCAD Layout contine multe
amprente dar adesea proiectantul de PCB
trebuie sa realizeze propriile amprente.
Se prezinta consideratii generale de
proiectare in acord cu standardele specifice
proiectarii amprentelor.
Desi difera proiectarea amprentelor pentru
SMD si THD, la ambele trebuie sa se aiba in
vedere aspectele de fabricabilitate si de
asamblare.
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
21

Amprenta in Layout este constituita din:
◦ Stiva de pastile (padstack)
◦ Obstacol de silk-screen
◦ Contur de plasare


Spatierea componentelor dupa amprente se
realizeaza in functie de conturul de plasare
care da informatii despre dimensiunile
maxime ale componentei.
Standardele IPC ofera recomandari cu privire
la spatiere in functie de clasificarea placilor si
de tipurile de capsule.
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
22
Daca la realizarea unui PCB se intalneste o
componenta SMD care nu are amprenta,
exista mai multe solutii:
1. Exista o amprenta asemanatoare dar cu
numar diferit de pini. Se salveaza cu alt
nume si se editeaza dupa necesitati.
2. Nu exista nicio amprenta predefinita. Se
consulta foile de catalog ale componentei si
se cauta tiparul de pastila.

TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
23
3.
4.
Daca nu se gasesc informatii in foile de
catalog, atunci se poate folosi utilitarul
IPC Land Pattern Viewer (gratis) de la Mentor
Graphics, respectiv IPC-7351B Land Pattern
Calculator and Tools.
Daca nici asa nu avem succes, atunci se
deseneaza un tipar nou de pastila conform
standardului de capsule JEDEC in combinatie
cu standardul IPC pentru pastile.
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
24

Pentru a desena un tipar de pastila trebuie
cunoscute:
◦ Dimensiunile pastilei
◦ Distanta dintre centrele pastilelor vecine.
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
25

Exemplu de dimensiuni oferite de foile de
catalog pentru capsula SOIC (small outline
integrated circuit):
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
26

Dimensiuni conform standardului JEDEC
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
27

Dimensiuni ale amprentei ce trebuie sa poata
fi realizate cu ajutorul datelor de
catalog/standarde:
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
28


Un padstack bun permite cea mai buna
lipitura posibila dintre terminalul
componentei si PCB.
Padstack-ul trebuie sa admita:
◦
◦
◦
◦

Variatii dimensionale ale componentei
Tolerante de fabricatie ale PCB
Tolerante de plasare
Specificatii ale lipiturii (solder fillet)
IPC-7531este standardul pentru proiectarea
padstack-ului SMD
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
29

Pentru a se asigura un contact de lipire bun,
pastila pe care se lipeste terminalul unei
componente trebuie sa fie mai mare decat
terminalul componentei:
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
30

Cu notatiile din slide-urile 27, 28 si 30,
dimensiunea maxima pentru latimea W a
pastilei este:
unde:
◦ E (MIN si MAX) = distanta dintre capetele terminalelor
◦ ETOL() = toleranta pentru E
◦ L = lungimea terminalului lipit pe pastila
◦ F = toleranta de fabricatie a PCB (tipic 0,1 mm)
◦ P = toleranta de plasare a masinii pick-and-place (0,15mm)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
31

Cu notatiile din slide-urile 27, 28 si 30,
dimensiunea maxima pentru inaltimea H a
pastilei este:
unde:
◦ bMIN = latimea minima a terminalului
◦ bTOL() = toleranta pentru b
◦ F = toleranta de fabricatie a PCB (tipic 0,1 mm)
◦ P = toleranta de plasare a masinii pick-and-place (0,15mm)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
32


Standardul IPC-7531 defineste parametrii
tiparului de pastila:
Obs. Zona hasurata determina, in timpul plasarii,
spatiul minim de separare dintre componentele
vecine.
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
33

Exemplu de stiva de pastile THT
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
34

Componentele THD se incadreaza intr-una
din categoriile:
◦ cu terminale axiale
◦ cu terminale radiale
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
35

Amprenta pentru componenta THD cu pinii
radiali depinde de constructia componentei
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
36

Amprenta pentru componenta THD cu pinii
axiali – distanta minima dintre pastile:
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
37
unde
LP = distanta dintre pastile (centru – centru)
LB = lungimea corpului componentei
DL = diametrul terminalelor
LLE = lungimea extensiilor de terminale
n = numar intreg ales din tabel
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
38

Tabel pentru determinarea parametrului n
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
39


Dupa ce s-a determinat distanta minima
dintre pastile, acestea trebuie plasate pe cel
mai apropiat grid.
Spatierea standard dupa grid este de 100
mils.
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
40
Raportul diametru gaura-diametru terminal
◦ Trebuie sa fie suficient de mare pentru o alunecare
usoara a terminalului componentei in gaura de prindere;
◦ Nu trebuie sa fie prea mare din cauza fenomenelor
capilare care pot apare la lipire

Relatia de calcul pentru diametrul gaurii
unde
◦ DH = diametrul gaurii
◦ DL = diametrul terminalului
◦ TP = grosimea metalizarii din gaura (daca nu se cunoaste se
considera TP=1mil)
◦ k = factor de toleranta ales de utilizator (tipic 1,5)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
41
Dimensiunea pastilei (inelul circular)
unde
DP = diametrul pastilei
a = dimensiunea finala a gaurii (a=DH-2TP)
b = cerinta minima pentru inelului circular (tabel)
c = tolerantele standard de fabricatie (tabel)
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
42
Dimensiunea pastilei (inelul circular)
◦ cerinta minima pentru inelului circular
◦ tolerantele standard de fabricatie
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
43
Dimensiunea pastilei (inelul circular)
Exemple:
1) DL=32mils => DH=(32+2x1)x1,5=51mils
2) 2) DL=32mils, DH=50mils, nivel A si pad
exterior =>
DP=(50-2x1)+(2x2)+16=68mils
TSE - Cursul nr. 6
4/7/2015
44