Современная электроника №4/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 60 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2020 Проектирование для производства (DFM) Часть 3. Подготовка стратегии конструирования печатного узла Рис. 1. Правило Solder Mask Expansion В статье рассмотрены вопросы детальной проработки будущей печатной платы, которые позволят спланировать размещение элементов платы с учётом технологических требований производства. Рассмотрена специфика установки переходных отверстий, нюансы размещения печатных проводников, варианты подсоединения печатного рисунка к контактным площадкам и вопросы установки тепловых барьеров. Рассмотрены возможности САПР Altium Designer, позволяющие учесть эти особенности. Игорь Зырин (igor.zyrin@altium.com) , Дэвид Марракчи Введение Статья продолжает цикл, посвящён- ный проектированию печатных плат с учётом технологии производства и технологических требований. Други- ми словами, в статье затрагиваются вопросы проектирования для произ- водства (DFM). DFM – способ организа- ции процесса проектирования изделий на основе печатных плат. Достижение корректного результата может вызвать проблемы, если не соблюдать всех тре- бований. После того как вы определились с выбором компонентов на печатной плате, определили структуру слоёв, размеры и типы переходных отвер- стий (ПО), разобрались с правилами проектирования на слоях шелкогра- фии и паяльной маски, можно при- ступать к размещению и трассировке компонентов. Далее будут даны реко- мендации для более детальной прора- ботки ограничений, связанных с раз- мещением переходных отверстий. Рассмотрим ограничения и дадим рекомендации, связанные с располо- жением печатных проводников и уста- новкой тепловых барьеров с учётом их особенностей. Также будут рассмотре- ны другие вопросы, которые позволят избежать проблем на старте и грамот- но спланировать подход к проектиро- ванию печатной платы. От того, как спроектирована печатная плата, напрямую зависит последующий процесс её изготовления. Подход к про- ектированию печатной платы может отличаться от проекта к проекту, одна- ко существует ряд основных конструк- тивных рекомендаций, которые учи- тывают требования DFM и позволяют довести проект платы до завершения без проблем, связанных с производством. Расположение переходных отверстий Если на печатной плате присутствуют компоненты с монтажом в отверстия, то у таких компонентов рекомендует- ся максимально отдалять переходные отверстия от сквозных контактных пло- щадок (КП). Это связано с тем, что при монтаже переходных отверстий при- пой может перетечь под корпус ком- понента и повредить его. При пай- ке волной припой через переходные отверстия может подниматься наверх к корпусу компонента. Если отдалить переходные отверстия невозможно (например, в связи с высокой плотно- стью монтажа печатной платы), сле- дует применять технологию закрытия переходных отверстий. Или же отвер- стия можно заполнить непроводящим компаундом. Также имеется вариант формирования на поверхности таких отверстий масочных мостиков, кото- рые будут препятствовать перетеканию припоя. О деталях и доступных техно- логических возможностях следует уточ- нять у производителя печатной платы. Для автоматического закрытия отвер- стий паяльной маской в менеджере пра- вил и ограничений AltiumDesigner име- ется правило Solder Mask Expansion, которое устанавливает соответствую- щий признак (Tented) для верхней и нижней монтажной стороны (см. рис. 1). Если имеются компоненты в SIP кор- пусах, то расставлять переходные отвер- стия стоит с отступом около 2,5 мм от корпуса, так как есть риск неправиль- ной установки в процессе монтажа. Так как припой может перетекать через переходные отверстия, крайне не рекомендуется размещать переход- ные отверстия под чип-компонентами. Это может привести к короткому замыканию или появлению эффекта «надгробного камня» (дефектов пай- ки оплавлением, при которых чип- компонент поднимается на один из торцов, подобно надгробному камню, и образуется паяное соединение толь- ко с одной стороны компонента). Ещё одна причина, по которой переходные отверстия нельзя устанавливать под чип-компонентами, связана с необхо- димостью технологической фиксации компонентов на печатной плате тер- моотверждаемым клеем по техноло- гии одновременной групповой пайки компонентов с двух сторон платы. На рисунке 2 показаны зоны, не пригод- ные для установки переходных отвер- стий под чип-компонентом. Подключение переходных отвер- стий к контактным площадкам реко- мендуется делать проводником длиной не менее 0,25 мм. Если на проектиру- емой печатной плате недостаточно места для создания отступов пере- ходных отверстий – лучше покрыть их защитной паяльной маской. Более точные значения необходимых отсту- пов переходных отверстий от контакт- ных площадок рекомендуется уточнить у выбранного производителя печатных плат. На рисунке 3 показан пример рекомендуемого способа подключе- ния переходных отверстий к контакт- ным площадкам компонентов.