Ich habe viele „einfache“ Leiterplatten für Hobby- und Proof-of-Concept-Zwecke entworfen, aber nie für die (Massen-)Fertigung. Um dies in Zukunft zu tun und meine Designfähigkeiten und mein Wissen weiter auszubauen, untersuche ich die verschiedenen Standards für Verpackungsumrisse.
Inzwischen habe ich gelernt, dass es so etwas wie „einen Hauptstandard für alle Pakete“ nicht gibt. Stattdessen gibt es mehrere Standards für mehrere Pakete, die von mehreren Organisationen eingerichtet wurden. Die „am meisten anerkannten“ Standards sind IPC und JEDEC.
Aber auch innerhalb von IPC gibt es mehrere Versionen. IPC-7351B ist das neueste von IPC (zum Zeitpunkt des Schreibens).
Ich habe zum Beispiel gelernt*, dass es so etwas wie einen „Standard“ 0603 (1608 metrisch) Paketumriss nicht gibt. Stattdessen hängt ein 0603-Footprint (auch bekannt als "Land-Muster" ) von der gewünschten Platinendichte und der verwendeten Löttechnik bei der Herstellung (Welle oder Reflow) ab.
*indem Sie die Standards selbst sowie diese interessanten Threads einlesen: hier , hier und hier .
Das war eine ziemliche Offenbarung für mich, da ich zuvor davon ausgegangen war, dass diese generischen Pakete in gewisser Weise standardisiert waren (weil sie so verbreitet sind).
Wie auch immer, ich habe diese Realität chaotischer Standards akzeptiert und ich verstehe, dass ich einen Standard für mich selbst auswählen musste, mit dem ich arbeiten konnte. Ich habe mich für IPC entschieden, da es in der Branche bei weitem am häufigsten verwendet wird.
Meine CAD-Software (Autodesk Eagle) bietet einen sehr praktischen Paketgenerator, der die IPC-Normen erfüllt. Es erzeugt ein Anschlussflächenmuster für – und ein 3D-Modell – eines gewünschten Gehäuses, das IPC-konform ist.
Allerdings stehe ich jetzt vor einem Dilemma. Ich habe festgestellt, dass nicht nur ein „Standard 0603“ nicht existiert (was ich lösen werde, indem ich mich an einen Standard halte), sondern anscheinend sogar ein „Standard LQFP48“ zum Beispiel nicht existiert!
Zum Beispiel: Nehmen Sie folgende Komponenten von Microchip , von TI , von STM ; Sie alle haben ein LQFP48-Gehäuse mit der gleichen Gehäusegröße und dem gleichen Pad-Abstand.
Alle drei Datenblätter spezifizieren jedoch ein etwas anderes Flächenmuster für das, was ich für genau das gleiche LQFP48 hielt. Der Unterschied ist subtil und betrifft nur die Verlängerung (Länge) des Pads und die Padbreite (jeweils 0,25 - 0,27 - 0,30), aber er ist da!
Was ist denn jetzt die Faustregel? Was würden erfahrene PCB-Designer wählen, wenn diese Komponenten im gleichen Design wären?
Option 1: Verwenden von 3x einem anderen Flächenmuster für das, was tatsächlich als derselbe Gehäuseumriss beschrieben wird.
Option 2: Verwenden Sie für alle drei den IPC-7351-kompatiblen LQFP48*.
*In IPC-Begriffen wäre dies: QFP50P900X900X160-48
Da die Unterschiede so subtil sind, weiß ich, dass beide Optionen wahrscheinlich gut ausgehen würden, aber was ist hier die allgemeine Regel? Was ist „gute Praxis“?
Vielen Dank!
Meiner Erfahrung nach kann man sich getrost an die IPC-Standards halten, die übrigens auch drei verschiedene Footprints für jedes Teil vorschlagen: Least, Most und Nominal. Es liegt an Ihnen, welche Sie auswählen, abhängig hauptsächlich vom Herstellungsprozess. In den meisten Fällen werden Sie die Nominal-Pad-Größen verwenden.
Im Allgemeinen ist der von den Herstellern auf dem Datenblatt vorgeschlagene Footprint einfach das, was sie zum Entwerfen der Evaluierungskits verwendet haben und für den von ihnen verwendeten Prozess gut funktioniert haben. Ich kann Ihnen das sagen, weil ich früher für eines der großen Halbleiterunternehmen gearbeitet habe, und das ist passiert. Die Fußabdrücke wurden normalerweise von den IPC-Standards abgeleitet, die immer Ihre Referenz sein sollten, es sei denn, es handelt sich um ein völlig nicht standardisiertes Teil.
Wenn es um die Massenproduktion geht, werden Sie genügend PCB-Revisionen durchlaufen, um den Footprint zu optimieren, und an diesem Punkt übernimmt der PCB-Hersteller / das Montagehaus die Landmuster und modifiziert sie, um sie an ihren Herstellungsprozess anzupassen und eine gute Ausbeute zu gewährleisten.
Der richtige Fußabdruck für ein Komponentenland ist „einer, der funktioniert“.
Das ist nicht so flippig, wie es sich anhört.
Was muss ein Flächenmuster tun, um zu „funktionieren“?
a) es muss jeden Bauteilschenkel mit seinem Pad verbinden
b) es darf es nicht mit benachbarten Pads verbinden
c) es muss das Bauteil in die richtige Ausrichtung ziehen, wenn das Lot flüssig ist
d) es muss visuell inspizierbar sein
Diese zusammengenommen bedeuten, dass die Länder mindestens so groß sein müssen wie die Führung, aber nicht zu dicht beieinander. Es gibt einen beträchtlichen Spielraum, wie viel größer die Ländereien sein können. Es ist dieser große Spielraum, der es ermöglicht, mehrere Designs zu haben.
Ein Land, das viel größer ist, wird (a) und (d) erfüllen, aber es könnte Lötzinn zwischen den Lands stecken bleiben, so dass (b) in Konflikt gerät.
Ob ein bestimmter Footprint lötbar ist, ohne dass eine Verbindung zwischen den Lötaugen hergestellt wird, hängt zu einem großen Teil von dem Prozess ab, den der Platinenbestücker verwendet, und zu einem gewissen Grad von der thermischen Kapazität und der Genauigkeit der Anschlusspositionierung des Bauteils. Wenn verschiedene Hersteller unterschiedliche Assembler-Prozesse verwenden, um den Footprint zu verfeinern, ist es nicht verwunderlich, dass sie am Ende möglicherweise leicht unterschiedliche Pad-Größen erhalten.
Überraschend ist , dass der Prozess genauso gut und so oft funktioniert.
Ein gutes Beispiel dafür. Ich habe einmal eine 0402-verpackte Diode verwendet, und der Hersteller zielte auf sehr kleine Platinen mit einer sehr hohen Packungsdichte ab. Als Ergebnis spezifizierten sie ein Kontaktflächenmuster, das Kupferbereiche hatte, die genau dieselbe Größe hatten wie die Komponenten-Pads. Dies führte zu einem kleinen Lotvolumen ohne Seiten- oder Zehenrundungen, das unser spezieller interner Reflow-Prozess oft nicht richtig zusammenbauen konnte. Ich musste gegen unseren reaktionären Produktionsleiter und seine Footprint-Richtlinie „Verwenden Sie immer die Herstellerempfehlung“ ankämpfen, um Flächen zu verwenden, die größer und besser für unseren Lötprozess geeignet waren. Sobald wir mehr Lot und Filets hatten, ging die Ausbeute auf 100 % zurück. Wenn wir eine dickere Lotpastenschablone verwendet hätten, hätte es wahrscheinlich gut gelötet, aber das wäre für unsere anderen Komponenten mit ihren großzügigeren Stegen ungeeignet gewesen.
pfabri