Modello di terra standardizzato "One for all" vs modello di terra specificato nel foglio dati

Ho progettato molti PCB "semplici" per scopi di hobby e prove di concetto, ma mai per la produzione (di massa). Per poterlo fare in futuro e per espandere ulteriormente le mie capacità e conoscenze di progettazione, sto esplorando i diversi standard di struttura del pacchetto.

Ormai ho imparato che non esiste "uno standard principale per tutti i pacchetti". Esistono invece più standard per più pacchetti, impostati da più organizzazioni. I "più riconosciuti" sono gli standard IPC e JEDEC.

Ma anche all'interno di IPC ci sono più versioni. IPC-7351B è il più recente di IPC (al momento della scrittura).

Ho imparato * non esiste, ad esempio, uno schema di pacchetto "standard" 0603 (1608 metrico). Invece, un'impronta di 0603 (nota anche come "modello di terra" ) dipende dalla densità della scheda desiderata e dalla tecnica di saldatura utilizzata nella produzione (onda o riflusso).

* leggendo gli stessi standard e questi interessanti thread: qui , qui e qui .

Questa è stata una vera rivelazione per me poiché in precedenza avevo ipotizzato che quei pacchetti generici fossero standardizzati in un modo (perché sono così comuni).

Ad ogni modo, ho accettato questa realtà di standard caotici e capisco che dovevo scegliere uno standard con cui lavorare. Scelgo IPC in quanto è di gran lunga il più utilizzato nel settore.

Il mio software CAD (Autodesk Eagle) offre un generatore di pacchetti molto pratico che soddisfa le norme IPC. Genera un modello di terra per - e modello 3D di - un pacchetto desiderato che è conforme a IPC.

Tuttavia ora sono di fronte a un dilemma. Ho scoperto che non esiste solo uno "standard 0603" (che risolverò rispettando uno standard), ma apparentemente non esiste nemmeno un "standard LQFP48", ad esempio!

Ad esempio: prendere i seguenti componenti da Microchip , da TI , da STM ; hanno tutti un pacchetto LQFP48 con le stesse dimensioni del case e passo del pad.

Tuttavia, tutti e tre i fogli dati specificano un modello di terra leggermente diverso per quello che pensavo fosse esattamente lo stesso LQFP48. La differenza è sottile e riguarda solo l'estensione (lunghezza) del pad e la larghezza del pad (rispettivamente 0,25 - 0,27 - 0,30), ma è lì!

Allora, qual è la regola empirica ora? Cosa sceglierebbero i progettisti di PCB con esperienza se questi componenti avessero lo stesso design?

opzione 1: usare 3x un modello di terra diverso per quello che viene effettivamente descritto come lo stesso schema del pacchetto.

opzione 2: utilizzare LQFP48 * conforme IPC-7351 per tutti e tre.

* in termini IPC questo sarebbe: QFP50P900X900X160-48

Dal momento che le differenze sono così sottili, so che entrambe le opzioni probabilmente andrebbero bene, ma qual è la regola generale qui? Che cos'è la "buona pratica"?

Grazie molto!

Nella mia esperienza, puoi tranquillamente attenersi agli standard IPC, che tra l'altro suggeriscono anche tre impronte diverse per ogni parte: Least, Most e Nominal. Dipende da te quale scegliere, a seconda principalmente del processo di fabbricazione. Nella maggior parte dei casi userete le dimensioni dei pad nominali.

In termini generali, l'impronta suggerita dai produttori sul foglio dati è semplicemente quella che hanno usato per progettare i kit di valutazione e ha funzionato bene per il processo che hanno usato; Posso dirti questo, perché lavoravo per una delle grandi aziende di semiconduttori, ed è quello che è successo. Le impronte erano di solito derivate dagli standard IPC, che dovrebbero sempre essere il tuo riferimento, a meno che non sia una parte completamente non standard.

Quando si tratta di produzione in serie, si passeranno a sufficienti revisioni PCB per ottimizzare l'impronta, e a quel punto il produttore di PCB / casa di assemblaggio prenderà il controllo e modificherà i modelli di terreno in base al loro processo di produzione e garantirà una buona resa.

L'impronta corretta da utilizzare per una terra componente è "quella che funziona".

Questo non è così capovolto come sembra.

Cosa deve fare un modello di terra per "lavorare"?

a) deve collegare ogni gamba del componente al suo cuscinetto
b) non deve collegarlo ai cuscinetti adiacenti
c) deve tirare il componente nel corretto allineamento quando la saldatura è liquida
d) deve essere ispezionabile visivamente

Queste prese insieme significano che le terre devono essere grandi almeno quanto il piombo, ma non troppo vicine tra loro. C'è una notevole latitudine in quanto più grandi possono essere le terre. È questa ampia latitudine che consente di avere più progetti.

Una terra molto più grande soddisferà (a) e (d), ma potrebbe rimanere bloccata tra le terre, quindi cadi fallo di (b).

Il fatto che una particolare impronta sia saldabile senza ottenere la connettività tra le terre dipende in larga misura dal processo utilizzato dall'assemblatore di schede e, in una certa misura, dalla capacità termica e dall'accuratezza del posizionamento dei cavi del componente. Se produttori diversi utilizzano processi di assemblaggio diversi per affinare l'impronta, non sorprende che potrebbero finire con dimensioni di tampone leggermente diverse.

Ciò che è sorprendente è che il processo funziona così e tutte le volte che lo fa.

Il caso in questione. Una volta stavo usando un diodo confezionato 0402 e il produttore lo puntava su schede di dimensioni molto ridotte, così molto alte. Di conseguenza, hanno specificato un modello di terra che aveva aree di rame esattamente della stessa dimensione dei pad dei componenti. Ciò ha comportato un piccolo volume di saldatura senza filetti laterali o delle dita dei piedi, che il nostro particolare processo di riflusso interno spesso non è riuscito a assemblare correttamente. Ho dovuto combattere il nostro responsabile della produzione reazionario e la sua politica di impronta "usa sempre la raccomandazione dei produttori" per utilizzare terreni più grandi e più adatti al nostro processo di saldatura. Una volta che abbiamo avuto più saldatura e filetti, la resa è tornata al 100%. È probabile che se stessimo usando uno stencil di pasta di saldatura più spesso avrebbe saldato OK, ma sarebbe stato inappropriato per gli altri nostri componenti con le loro terre più generose.