コンポーネントの互換性とアセンブリの消去を確保するためのPcbフットプリントの設計に最適なプラクティス

効果的なPCBフットプリントの設計は、コンポーネントの互換性、製造収量、および長期製品の信頼性に直接影響を与える、あらゆる電子機器エンジニアにとって重要なスキルです。設計の悪いフットプリントは、欠陥、機械的ストレス、電気的障害、および費用対効果の高い再作業をはんだ付けする可能性があります。逆に、適切に構築されたフットプリントは、コンポーネントが正確にマウントされ、製品寿命を延ばすように、機能が保証されます。この記事では、コアベストプラクティスに展開し、すべての寸法を最適化し、製造プロセスを最適化し、最適なプロセスを最適化します。

PCBの足跡を理解する

土地パターンとしても知られているPCBフットプリントは、特定のコンポーネントに対応する基板上の正確な幾何学的レイアウトです。それは、銅パッドの正確な位置、形状、およびサイズを定義し、スルーホール、はんだマスクの開口部、およびシルクスクリーンの輪郭をメッキします。フットプリントは、コンポーネントの物理的寸法、ピンの配置、および許容値がメーカーのデータシートで指定されていることを定義します。単なる互換性を超えて、フットプリントは、直接、コンフリンダーのジョイント、熱可塑性構造、および足の構成を低減します。AFMAFMAFMAFは、FMAFMAFMAFMAFSEは、FMAFMAFSE、FMAFMAF、FMAFMAF、FMAF、FMAFMAF、FMAF、F、FMAF、FMAF、F、FMAF、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、F、

フットプリントのキー要素

完全なPCBの足跡は複数の重要な特徴を含んでいます:

銅パッド:[]]]は、はんだがコンポーネントを接続する領域がボードにつながります。パッドのサイズ、形状、および間隔は、リード寸法とはんだ付けプロセスの両方に対応しなければなりません。
スルーホール(PTH):[]]をスルーホールコンポーネントの場合、穴径は十分なアンナラーリングを維持しながら、インサートを許容しなければなりません。
中庭:]] 組立・作業中に隣接するコンポーネントを物理的に干渉しないようにする防ぎ領域。
[]シルクスクリーンの輪郭:[]] クリア表示されたマークは、コンポーネントの向き、極性、ピン1の位置を示す。
ソルダーマスク拡張:] パッドを露出するはんだマスク層の開口部。適切な拡張は、ソルダーがブリッジやウィッキングから防ぎます。

フットプリント設計のベストプラクティス

1. 常にメーカーデータシートを相談

コンポーネントデータシートは、土地パターンの推奨事項の最初と最も信頼性の高いソースです。ほとんどの評判の良いメーカーは、パッド寸法、ピッチ、および推奨銅パターンを含む詳細な機械的図面を提供します。例えば、テキサスインスツルメンツとSTMicroelectronicsは、多くの場合、アプリケーションノートにIPC準拠の土地パターンが含まれています。一般的なフットプリントは決して収まると仮定しません。常にリード幅、長さ、スタンドオフの高さなどの重要な寸法を確認します。デフォルトのライブラリ部品にのみ再配置することは、誤って、再配置、または回路の不足につながることができます。

2. IPC規格に準拠

IPC-7351 規格ファミリー(現 IPC-7351C)は、表面実装部品用の土地パターンを作成するための系統的な方法論を提供します。これらの基準は、コンポーネントの許容、リード形状、アセンブリプロセスに基づいてパッドの幾何学を定義します。 IPC-7351 に従うと、異なるメーカー間での互換性が確保され、DFM が向上します。全体コンポーネントの場合、IPC-7251 および IPC-2226 は穴のサイズとパッド径のためのガイドラインを提供します。これらの基準への同意は、より広く認識されている陸域設計に関する指針 [F] [F] [F]

3. 次元パッドおよび穴は正しく

パッドサイズは、はんだのフィレットの形成と製造の許容を可能にするために、コンポーネントのリードよりも若干大きくなるはずです。一般的な親指のルールは、SMTパッドのリード幅に0.2 mmを0.4 mm追加することです。貫通穴のコンポーネントの場合、終了穴径は、角リングを妥協することなくインサートを容易にする鉛径よりも0.15 mmから0.3 mm大きいはずです。ドリルサイズを指定すると、常に厚さ(通常25〜50 μm)をメッキするためのアカウント。オートプリントツール[F]:[FAT] は、これらの値を自動で測定することができます。 [FAT]

4. 一貫性のあるオリエンテーションおよびピン1の印を使用して下さい

手動および自動アセンブリのために明確な方向の表示は必須です。点、面取りされたコーナー、または別のパッドの形の印ピン1の偏光およびオリエンテーションを示すシルクスクリーンの輪郭を印を付けて下さい。すべてのフットプリントを渡る一貫性は配置の間違いのチャンスを減らします。多くのEDA用具は同じパッケージのタイプのすべての部品のための直線規則を定義し、均一一見を保障します。

5. コートヤードおよびチェックアウト区域を含んで下さい

すべてのフットプリントには、コンポーネントのボディサイズと許容度を占める長方形の領域である、定義された中庭が必要です。このゾーンは、隣接するコンポーネントをピックアップまたはピックアップ場所の間の干渉から防ぎます。さらに、高ピンの周りの離脱領域や、はんだ付け中に差動加熱やストレスを避けるために敏感なコンポーネントを検討してください。レイアウトを確定する前に、3Dモデルまたはランパターンビューアを使用して、クリアランスを検証します。

組立の容易化

ピックアンドプレースマシンの設計

自動化されたアセンブリは、精密で反復可能なフットプリントに依存しています。コンポーネントが一貫した方向に方向づけられるようにすることで、レイアウトを最適化します。例えば、すべてのピン1マーカーは同じ方向(例えば、左下)に直面しています。コンポーネントをボードエッジやノズルを妨害する大きなコネクタに近すぎると配置しないでください。各コンポーネントの重力の中心をパッド配列に保ち、傾きを防ぐことができます。ボード上のファイダマークを使用して、ビジョンシステムを支援しますが、個々のフットプリントが、EDA機器が十分な距離をクリアできるようにします。このような設定は、EDA機器が最小限の要件をクリアできるようにします。

はんだ付け方法のために最大限に活用して下さい

異なるはんだ付けプロセスは、カスタマイズされたパッドのデザインを必要とします。リフローはんだ付けのために、特に抵抗器やコンデンサーなどの小さなパッシブコンポーネントのために、パッドが投げられないのを防ぐための対称です。大きな銅平面に接続されたパッドの熱的リリーフ接続を使用して、熱分布をバランスさせ、冷たいジョイントを削減します。波はんだ付けのために、オリエントSMTパッドは、波方向に垂直に置き、はんだを削る可能性がある部品を貫通しないようにします。ハンドは、常に鉄の隙間を維持するために販売するかもしれませんが、私は、パートナーが、最小限の要件を満たしている必要があります。

コンポーネントのスパースの管理

フットプリント間の十分な間隔は、はんだのブリッジを防ぎ、適切なはんだマスクのウェブを可能にし、アクセス可能なテストポイントを確保します。電圧および漏れの要件に基づいて、IPC-2221最小間隔ガイドラインに従ってください。密な設計のために、マイクロビアと介パッド技術を使用して、接合部から離れた邪悪なはんだを回避します。 ]のようなツールを使用して、DFMチェックを実行してください。アルミのDFMチェック[FLT:]は、一般的なスパナビリティをキャッチする[FLT]と布]を切断する[FLT]を切断する]。

Prototyping と DFM チェックで検証

完全な生産にコミットする前に、小さな基板のバッチを試し、顕微鏡またはX線の下にフットプリントを検査します。ブリッジング、不十分なフィレット、または無効などのはんだ付け不良をチェックしてください。 3Dモデルを使用してフットプリントに対するコンポーネントの物理的適合を比較します。多くの契約メーカーは、潜在的な問題をフラグできるDFMサービスを提供しています。実際の結果に基づいて、パッドのサイズとクリアランスを緩和します。このステップは、特にフットプリントのカスタムコンポーネントが、カスタムパッケージを使用するときに重要です。

一般的なフットプリント設計は避けるために間違いを

[]データシートのバリアントを無視する:[] 一部のコンポーネントは、複数のパッケージバージョン(例えば、LQFP対TQFP)で来ます。間違ったバリアントを使用して、誤って配置を引き起こす可能性があります。
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]熱的救済:[スポークなしで大銅に接続されたパッドは、はんだ付け中に投げたり、熱放散を遅らせることができます。

コートヤードまたはキーアウト:[ オーバーラップコンポーネントはアセンブリ衝突を引き起こし、ボードの信頼性を削減します。

シルクスクリーン:[ の部分や足の回りの輪郭は、手動のトラブルシューティングと再作業が困難になります。