'One for all' 标准化焊盘图案与数据表中指定的焊盘图案

电器工程 pcb设计 脚印 标准 工业电脑
2022-02-01 19:23:11

我为爱好和概念验证目的设计了许多“简单”的 PCB,但从不用于(大规模)制造。为了将来这样做,并进一步扩展我的设计技能和知识,我正在探索不同的包装轮廓标准。

到目前为止,我了解到没有“所有软件包的一个主要标准”这样的东西。取而代之的是,由多个组织设置的多个包的多个标准。“最受认可”的是 IPC 和 JEDEC 标准。

但即使在 IPC 中也有多个版本。IPC-7351B 是 IPC 的最新版本(在撰写本文时)。

我了解到* 例如,没有“标准”0603(1608 公制)包装大纲之类的东西。相反,0603 封装(又名“焊盘图案”)取决于所需的板密度和制造中使用的焊接技术(波峰焊或回流焊)。

*通过阅读标准本身以及这些有趣的主题: hereherehere

这对我来说是一个很大的启示,因为我之前认为这些通用包在某种程度上是标准化的(因为它们很常见)。

无论如何,我接受了这个混乱标准的现实,我明白我必须为自己选择一个标准来工作。我选择 IPC,因为它是迄今为止业界使用最多的。

我的 CAD 软件 (Autodesk Eagle) 提供了一个非常实用的包生成器,它满足 IPC 规范。它为符合 IPC 的所需封装生成焊盘图案和 3D 模型。

然而现在我面临一个两难的境地。我发现不仅“标准 0603”不存在(我将通过坚持一个标准来解决),而且显然甚至“标准 LQFP48”也不存在!

例如:从Microchip ,从TI ,从STM获取以下组件 ;它们都有一个 LQFP48 封装,具有相同的外壳尺寸和焊盘间距。

但是,所有三个数据表都为我认为完全相同的 LQFP48 指定了略有不同的焊盘图案。差异是微妙的,仅影响焊盘的延伸(长度)和焊盘宽度(分别为 0,25 - 0,27 - 0,30),但确实存在!

那么现在的经验法则是什么?如果这些组件采用相同的设计,有经验的 PCB 设计人员会选择什么?

选项 1:使用 3 倍不同的焊盘图案来实际描述为相同的封装轮廓。

选项 2:对所有三个使用符合 IPC-7351 的 LQFP48*。

*在 IPC 术语中,这将是:QFP50P900X900X160-48

由于差异是如此微妙,我知道这两种选择可能都很好,但这里的一般规则是什么?什么是“好习惯”?

非常感谢!

2个回答

用于组件焊盘的正确封装是“有效的”。

这并不像听起来那么简单。

为了“工作”,焊盘图案必须做什么?

a) 必须将每个元件腿连接到其焊盘
b) 不得将其连接到相邻焊盘
c) 当焊料为液体时,必须将元件拉至正确对齐
d) 必须目视检查

这些加在一起意味着土地必须至少与领先者一样大,但不能靠得太近。土地可以扩大多少有相当大的自由度。正是这种广阔的纬度允许有多种设计。

更大的焊盘将满足 (a) 和 (d),但可能会使焊料卡在焊盘之间,因此与 (b) 不符。

在没有焊盘之间连接的情况下,一个特定的封装是否可焊接在很大程度上取决于板组装商使用的工艺,并且在一定程度上取决于组件的热容量和引线定位精度。如果不同的制造商使用不同的组装工艺来改进封装,那么他们最终可能会得到略有不同的焊盘尺寸也就不足为奇了。

令人惊讶的,这个过程的效果和它一样频繁。

一个例子。我曾经使用过 0402 封装的二极管,制造商将其瞄准非常小,因此封装密度非常高的电路板。因此,他们指定了一种焊盘图案,其铜面积与元件焊盘尺寸完全相同。这导致焊料体积很小,没有侧面或脚趾圆角,我们特定的内部回流工艺经常无法正确组装。我不得不与我们的反动生产经理和他的“始终使用制造商推荐”的足迹政策作斗争,以使用更大且更适合我们的焊接工艺的土地。一旦我们有更多的焊料和圆角,良率又回到了 100%。如果我们使用更厚的焊膏模板,它可能会焊接好,但这对于我们其他具有更宽大焊盘的组件来说是不合适的。

根据我的经验,您可以放心地遵守 IPC 标准,顺便说一下,该标准还建议每个部分使用三种不同的封装:最小、最大和标称。这取决于您选择哪一种,主要取决于制造过程。在大多数情况下,您将使用标称焊盘尺寸。

一般而言,制造商在数据表中建议的封装只是他们用来设计评估套件的尺寸,并且在他们使用的工艺中运行良好;我可以告诉你这一点,因为我曾经为一家大型半导体公司工作,这就是发生的事情。封装通常源自 IPC 标准,除非它是完全非标准的部件,否则应始终作为您的参考。

当涉及到大规模生产时,您将进行足够的 PCB 修改以优化占位面积,届时 PCB 制造商/组装厂将接管并修改焊盘图案以匹配其制造工艺,并确保良好的良率。