Современная электроника №5/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2020 Проектирование для производства (DFM) Часть 4. Размещение компонентов В статье рассмотрены вопросы детальной проработки будущей печатной платы, которые позволят спланировать размещение и ориентацию компонентов платы с учётом технологических требований производства. Рассмотрена специфика размещения компонентов в зависимости от технологии изготовления, типов корпусов и назначения разрабатываемого устройства. Также рассмотрены возможности САПР Altium Designer, позволяющие учесть эти особенности. Игорь Зырин (igor.zyrin@altium.com) , Дэвид Марракчи Введение Это заключительная статья цик- ла, посвящённого проектированию печатных плат с учётом технологии производства и технологических требований. В статье рассматрива- ются вопросы проектирования для производства (DFM). DFM – это спо- соб организации процесса проекти- рования изделий на основе печатных плат. Достижение корректного резуль- тата может вызвать проблемы, если не соблюдать всех требований. После того как выбраныматериалы [1] и подходящая стратегия конструирова- ния (подключение проводников, уста- новка переходных отверстий, паяльная маска и финишные покрытия) печат- ной платы [2, 3], осталось определиться с тем, какие технологические требова- ния необходимо учитывать при разме- щении ранее выбранных компонентов. Процессразмещениякомпонентовока- жет большое влияние на то, как в даль- нейшем будет использовано полезное пространство платы. Этап размещения компонентовнаплатеможет статьодним из самыхсложныхвпроцессепроектиро- вания. Типкомпонентовиспособихуста- новки очень сильно влияют на последу- ющее размещение на плате. Далее будут данырекомендации, какоптимизировать размещениекомпонентовс точкизрения технологичностииучёта требованийраз- рабатываемого устройства. От правильного подхода к проектиро- ваниюпечатной платы зависит процесс её последующего изготовления. Под- ход к проектированиюпечатной платы может отличаться от проекта к проек- ту, однако существует ряд конструктив- ных рекомендаций, которые позволяют учесть требования DFMи довести про- ект платы до завершения без проблем, связанных с производством. Общие рекомендации по размещению Прежде чем углубиться в нюансы раз- мещения и ориентации компонентов, необходимо запомнить несколько базо- вых рекомендаций: ● для эффективности процесса пайки рекомендуется выполнять одинако- вое ориентирование компонентов в одинаковых корпусах; ● при одновременном использовании технологии пайки волной и компо- нентов, монтируемых в отверстия, нежелательно располагать компо- ненты на стороне пайки за компо- нентами, монтируемыми в отверстия; ● для ускорения производства и уде- шевления стоимости платы стоит разместить на одной стороне все компоненты поверхностного мон- тажа, монтируемые по технологии группового поверхностного монта- жа, а остальные компоненты (кото- рые предназначены для установки вручную) – на другой стороне; ● при выборе типов корпусов компо- нентов старайтесь выбирать компо- ненты, устанавливаемые по одной технологии. Смешение технологий монтажа может потребовать допол- нительных манипуляций, что увели- чит время и стоимость изготовления; ● для обеспечения качественной пай- ки компонентов уделите внимание слою паяльной маски; ● для компонентов ручного монтажа укажите контактные площадки зазем- ления иместо для заземления на плате. Описанные рекомендации позво- лят избежать большинства проблем и задержек при изготовлении платы. Далее будут даны рекомендации в зави- симости от конкретных корпусов и при использовании определённых техно- логий изготовления. Размещение компонентов и расстояние между ними Первый вопрос при размещении ком- понентов: какова величина минималь- но необходимого расстояния между компонентами? Именно это расстояние повлияет на процесс пайки, ремонто- пригодность устройства, ограничения по тестированию, производительность изготовления и в конечном счёте – на надёжность устройства. Недостаточ- ное расстояние между компонентами может привести к тому, что при разме- щении компонентов станок не сможет их установить, понадобится ручной труд. Максимальное расстояние меж- ду корпусами на плате ограничивается массогабаритными характеристиками платы, технологическим оборудовани- ем и быстродействием работы схемы. В некоторых случаях необходимо рас- полагать компоненты поверхностного монтажа как можно ближе друг к другу. Больше всего ограничений по разме- щению компонентов имеет технология пайки волной припоя. Неправильное расположение компонентов относи- тельно волны припоя может привести к дефектам пайки. Когда появляется необходимость в произвольном распо- ложении чип-компонентов на нижней стороне (предназначенной для пайки волной), для предотвращения эффек- та затенения следует соблюдать мини- мальное расстояние между компонен- тами (см. рис. 1). В общем случае рекомендуется соблю- дать расстояние между компонентами, равное высоте самого высокого компо- нента (минимум – 1/2 высоты). Зависи- мость минимального расстояния меж- ду КП чип-компонентов от сложности изготовления платы показана на рисун- ке 2. Рекомендуемые расстояния между компонентами в зависимости от типа корпуса можно найти в таблице [4]. Более подробнуюинформациюможно