He diseñado muchos PCB 'simples' para propósitos de hobby y prueba de concepto, pero nunca para la fabricación (en masa). Para poder hacerlo en el futuro, y ampliar aún más mis habilidades y conocimientos de diseño, estoy explorando los diferentes estándares de diseño de paquetes.
Ahora aprendí que no existe tal cosa como "un estándar principal para todos los paquetes". En su lugar, existen múltiples estándares para múltiples paquetes, establecidos por múltiples organizaciones. Los 'más reconocidos' son los estándares IPC y JEDEC.
Pero incluso dentro de IPC hay múltiples versiones. IPC-7351B es el más reciente de IPC (en el momento de escribir este artículo).
Aprendí * que no existe un esquema de paquete "estándar" 0603 (1608 métrico), por ejemplo. En cambio, una huella 0603 (también conocida como 'patrón de tierra' ) depende de la densidad deseada de la placa y la técnica de soldadura utilizada en la fabricación (ola o reflujo).
* leyendo los estándares en sí, así como estos hilos interesantes: aquí , aquí y aquí .
Esto fue toda una revelación para mí, ya que anteriormente asumí que esos paquetes genéricos estaban estandarizados de alguna manera (porque son muy comunes).
De todos modos, acepté esta realidad de estándares caóticos y entiendo que tuve que elegir un estándar con el que trabajar. Elijo IPC porque es, con mucho, el más utilizado en la industria.
Mi software CAD (Autodesk Eagle) ofrece un generador de paquetes muy práctico que cumple con las normas IPC. Genera un patrón de terreno para , y un modelo 3D de, un paquete deseado que cumple con IPC.
Sin embargo, ahora me enfrento a un dilema. Descubrí que no solo no existe un "estándar 0603" (que resolveré apegado a un estándar), sino que aparentemente incluso un "estándar LQFP48", por ejemplo, ¡no existe!
Por ejemplo: tome los siguientes componentes de Microchip , de TI , de STM ; todos tienen un paquete LQFP48 con el mismo tamaño de caja y paso de almohadilla.
Sin embargo, las tres hojas de datos especifican un patrón de terreno ligeramente diferente para lo que pensé que era exactamente el mismo LQFP48. La diferencia es sutil, y solo afecta la extensión (longitud) del pad y el ancho del pad (0,25 - 0,27 - 0,30 respectivamente), ¡pero ahí está!
Entonces, ¿cuál es la regla general ahora? ¿Qué elegirían los diseñadores de PCB experimentados si estos componentes tuvieran el mismo diseño?
opción 1: usar 3x un patrón de tierra diferente para lo que en realidad se describe como el mismo contorno del paquete.
opción 2: Utilice el LQFP48* compatible con IPC-7351 para los tres.
*en términos de IPC sería: QFP50P900X900X160-48
Dado que las diferencias son tan sutiles, sé que ambas opciones probablemente resultarían bien, pero ¿cuál es la regla general aquí? ¿Qué es una 'buena práctica'?
¡Muchas gracias!
En mi experiencia, puede apegarse con seguridad a los estándares IPC, que por cierto también sugieren tres huellas diferentes para cada parte: Mínima, Mayoría y Nominal. Depende de usted cuál seleccionar, dependiendo principalmente del proceso de fabricación. En la mayoría de los casos, utilizará los tamaños de almohadilla nominales.
En términos generales, la huella sugerida por los fabricantes en la hoja de datos es simplemente la que usaron para diseñar los kits de evaluación y funcionó bien para el proceso que usaron; Te puedo decir esto, porque solía trabajar para una de las grandes empresas de semiconductores, y esto es lo que pasó. Las huellas generalmente se derivaron de los estándares IPC, que siempre deben ser su referencia, a menos que sea una pieza completamente no estándar.
Cuando se trata de producción en masa, pasará por suficientes revisiones de PCB para optimizar la huella y, en ese momento, el fabricante/casa de ensamblaje de PCB se hará cargo y modificará los patrones de terreno para que coincidan con su proceso de fabricación y garantizar un buen rendimiento.
La huella correcta a utilizar para un terreno componente es 'uno que funciona'.
Esto no es tan flip como parece.
¿Qué tiene que hacer un patrón de tierra para 'funcionar'?
a) debe conectar cada pata del componente a su almohadilla
b) no debe conectarla a las almohadillas adyacentes
c) debe jalar el componente para alinearlo correctamente cuando la soldadura es líquida
d) debe ser visualmente inspeccionable
Estos juntos significan que las tierras deben ser al menos tan grandes como el plomo, pero no demasiado juntas. Hay una latitud considerable en cuánto más grandes pueden ser las tierras. Es esta amplia latitud la que permite que haya múltiples diseños.
Una tierra que es mucho más grande satisfará (a) y (d), pero puede quedar soldadura atascada entre las tierras, por lo que no cumplirá con (b).
Si una huella en particular se puede soldar sin obtener conectividad entre las tierras depende en gran medida del proceso que utiliza el ensamblador de la placa y, en cierta medida, de la capacidad térmica y la precisión de posicionamiento de los cables del componente. Si diferentes fabricantes usan diferentes procesos de ensamblado para refinar la huella, no es sorprendente que puedan terminar con tamaños de almohadilla ligeramente diferentes.
Lo sorprendente es que el proceso funciona tan bien y tan a menudo como lo hace.
Un ejemplo de ello. Una vez estaba usando un diodo empacado 0402, y el fabricante lo apuntaba hacia tableros muy pequeños, por lo tanto, con una densidad de empaque muy alta. Como resultado, especificaron un patrón de tierra que tenía áreas de cobre exactamente del mismo tamaño que las plataformas de los componentes. Esto dio como resultado un pequeño volumen de soldadura sin filetes laterales o de punta, que nuestro proceso de reflujo interno particular a menudo no lograba ensamblar correctamente. Tuve que luchar contra nuestro reaccionario gerente de producción y su política de huella de 'usar siempre la recomendación del fabricante' para usar tierras que eran más grandes y más adecuadas para nuestro proceso de soldadura. Una vez que tuvimos más soldadura y filetes, el rendimiento volvió al 100%. Es probable que si usáramos una plantilla de pasta de soldadura más gruesa, hubiera soldado bien, pero eso habría sido inapropiado para nuestros otros componentes con sus tierras más generosas.
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