Современная электроника №3/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2020 Проектирование для производства (DFM) Часть 2. Подготовка стратегии конструирования печатного узла В статье рассмотрены нюансы детальной проработки будущей печатной платы, которые позволят спланировать размещение элементов платы с учётом технологических требований производства. Также внимание уделено специфике поверхностного и «врубного» монтажа, особенностям слоёв шелкографии, паяльной маски, переходных отверстий и элементов сглаживания (teardrops). В тексте продемонстрированы возможности САПР Altium Designer, позволяющие учесть эти требования и рекомендации. Игорь Зырин (igor.zyrin@altium.com) , Дэвид Марракчи Введение Статья продолжает цикл материалов, посвящённых проектированиюпечат- ных плат с учётом технологии произ- водства и технологических требований. Другими словами, в статье затрагивают- ся вопросыпроектирования для произ- водства (DFM). DFM– способ организа- ции проектирования изделий на основе печатных плат. Достижение корректно- го результата может вызвать проблемы, если не соблюдать всех требований. После того как выбор материалов завершён, необходимо более деталь- но проработать основные параметры печатной платы, влияющие на проекти- рование и изготовление. Подход к про- ектированию печатной платы может отличаться от проекта к проекту, однако существует ряд основных конструктив- ных рекомендаций, которые учитывают ряд требований DFMи позволяют дове- сти проект платы до завершения без проблем, связанных с производством. Необходимо учитывать вопросы про- ектирования печатных плат с компо- нентами поверхностного монтажа и монтируемых отверстий (так называ- емый «врубной» монтаж). Также следу- ет принимать во внимание особенно- сти работы со слоями паяльной маски и маркировки (шелкографии). Важны нюансы создания переходных отвер- стий и прочие вопросы, позволяющие спланировать подход к проектирова- нию печатной платы и избежать про- блем на старте. Сквозные или поверхностные контактные площадки В процессе проектирования печат- ной платы перед конструкторами стоит выбор между компонентами, монтиру- емыми по технологии поверхностно- го монтажа (surface mount technology – SMT) или устанавливаемыми в сквоз- ные отверстия (through-hole). Плата считается гибридной, если при- меняются сразу обе технологии. Соглас- но современным отраслевым тенденци- ям в области проектирования печатных плат, лучше стремиться к тому, чтобы на плате преобладали именно поверхност- но-монтируемые компоненты (surface mounted devices – SMD). Компоненты, устанавливаемые в металлизированные сквозные отверстия (plated through-hole devices – PTH), требуют большего вре- мени для изготовления и проектирова- ния печатных плат. Технология SMT доминирует на рын- ке проектирования печатных плат с 1990-х годовиимеетмногопреимуществ, напримерболее высокуюплотность раз- мещения компонентов приболее низкой стоимости. Впроцессе выборамежду SMT и through-hole необходимо следовать перечнюрекомендаций: ● печатные платы с компонентами PTH чаще всего монтируются по технологии групповой пайки вол- ной, в то время как печатные пла- ты с компонентами типа SMD могут быть смонтированы как по техноло- гии групповой пайки волной припоя, так и по технологии оплавления па- яльной пасты. В отличие от компо- нентов типа PTH компоненты типа SMD в большинстве своём подходят для автоматизированного способа установки; ● процесс изготовления гибридной пе- чатной платы сложен: сроки и стои- мость изготовления больше, чем у других видов плат; ● ручной способ монтажа применим ко всем компонентам PTH и к части корпусов компонентов типа SMD. Этот способ нецелесообразен с точ- ки зрения использования человече- ских ресурсов, сроков, стоимости из- готовления. От выбранного способа установки компонентов напрямую зависят после- дующие затраты и время изготовления. Рекомендуется придерживаться имен- но технологии SMT при разработке профессиональных конструкций, так как SMT позволяет более эффективно использовать пространство платы, уве- личивает скорость изготовления (осо- бенно при серийном производстве) и минимизирует стоимость. Также платы с компонентами типа SMD отличаются более высокой надёжностью. Большая часть проблем при монтаже элементов на печатную плату зависит от качества создания посадочных мест. В редакторе посадочных мест, входя- щем в состав Altium Designer, можно создавать все типы посадочных мест для компонентов (резисторов, конден- саторов, микросхем): от простых стан- дартной формы для поверхностного и «врубного» монтажа до самых сложных и нестандартных. С помощью специ- альных мастеров в программе процесс создания посадочных мест компонен- тов можно автоматизировать. Для стандартизированных корпусов поверхностного монтажа (см. рис. 1) в AltiumDesigner есть мастер создания посадочных мест. Этот мастер, осно- ванный на стандарте IPC-7351 (IPC Compliant Footprint Wizard), позволя- ет избежать многих ошибок. Мастер посадочных мест последователь- но запрашивает исходные данные для построения посадочного места. Чтобы сформировать посадочное место с помощью этого мастера, потребует- ся ввести параметры корпуса. Располо- жение контактных площадок и форми- рование линий на слое шелкографии будет выполнено автоматически по заложенным в программу формулам. Если корпус элемента для разрабаты- ваемого посадочного места основан на типовых принципах построения кор- пусов, таких как BGA, Capacitors, Diodes, DIP, Edge Connectors, LCC, PGA, QUAD, Resistors, SOP, SBGA, SPGA, можно вос- пользоваться мастером создания поса-