Обратная связь

Ф.И.О. *
Контактный телефон *
E-mail *
Текст сообщения *

Требования к печатным платам для поверхностного монтажа

Общие сведения

Данная страница определяет общие технические требования для проектирования печатных плат с использованием электронных компонентов, предназначенных для поверхностного монтажа. При составлении использовались рекомендации стандартов IPC-7351 и IPC-782.

Помимо общих требований, изложенных в ГОСТ 23.751-86, данные рекомендации, учитывающие особенности оборудования, позволяют избежать ошибок при проектировании печатных плат.

Процесс подготовки печатной платы к автоматизированному монтажу в АО «ЭЛАРА» включает в себя несколько этапов:

  • проверка на соответствие требованиям для поверхностного монтажа компонентов, первичный обсчёт, проверка технологичности изделия, согласование технических вопросов с заказчиком;
  • создание технологической заготовки (панели из плат) с учётом технических характеристик монтажного оборудования, количества плат в заказе, особенностей изготовления и стоимости трафарета и т. д.;
  • размещение «технологических зон» на панели.

При необходимости количество плат в панели и её вид согласуется с заказчиком — конструктором узла.

Требования к проектированию ПП, предназначенных для автоматизированного монтажа поверхностно-монтируемых компонентов

Требования к технологической заготовке основания печатной платы:

  • Размер заготовки должен быть от 50 х 50 мм до 460 х 440. Рекомендуемое соотношение сторон — не более 1:3. Малогабаритные печатные платы принимаются только на мультиплицированных заготовках.
  • Толщина листа заготовки платы должна быть от 0.6 мм до 3 мм (0.024”… 0.2”).
  • Технологические зоны на заготовке, запрещённые для размещения компонентов, должны соответствовать (рис. 1).

Технологические зоны (рис. 7) одновременно выполняют несколько функций:

- используются для фиксации заготовки на линии автоматической установки компонентов;
- позволяют размещать компоненты практически у самого края платы;
- используются для размещения реперных знаков;
- используются для придания дополнительной жёсткости заготовке при её маленькой толщине и наличии в ней большого числа внутренних вырезов.

Технологические зоны, как правило, располагаются вдоль длинной стороны заготовки и имеют ширину 5 мм. По краям технологических зон имеются отверстия диаметром 3.3 мм для фиксации заготовки в автоматах. От заготовки технологические зоны разделяются методом скрайбирования либо мостиками.

В случае, если применение технологических зон недопустимо, на плате должны быть предусмотрены области, свободные от компонентов и соответствующие характеристикам технологических зон.

Рисунок 1

Рис. 1. Зоны, запрещённые для размещения компонентов

А — сторона платы для установки SMD компонентов:

- запрещённая зона шириной 3 мм от верхнего края заготовки (Рис.1);
- запрещённая зона шириной 5 мм от нижнего края заготовки (Рис.1).

В — противоположная SMD компонентам сторона платы:

- запрещённые зоны шириной 5 мм от верхнего и нижнего краёв платы (Рис.1).
- Деформация заготовки платы не должна превышать величин, указанных на Рис. 2.

Рисунок 2

Рис. 2. Сторона платы для пайки SMD компонентов

  • При необходимости установки на плату навесных компонентов до установки компонентов SMD их высота не должна превышать:

- на стороне платы для установки SMD компонентов — 6.5 мм (0.26”) (Рис.3);

- на противоположной SMD компонентам стороне платы — 10 мм* (0.4”) (Рис.3).

* возможен небольшой увеличенный допуск — 20 мм max.

Рисунок 3

Рис. 3. Сторона платы для пайки компонентов поверхностного монтажа (SMD)

Метки на плате (Fiducial Marks, реперные знаки)

Метка на плате является центром системы координат на этапе сборки платы. Она позволяет оборудованию корректировать погрешности измерения текущих координат, накапливающиеся в процессе автоматической установки компонентов на плату. Существует два вида меток начала отсчёта: глобальные (Global fiducials) и локальные (Local fiducials).

  • Глобальные метки используются для всей платы или в случае нескольких плат, объединённых в панель, для привязки всей панели. Требуется минимум две глобальные метки, обычно расположенные в диагонально-противоположных углах платы на максимально возможном друг от друга расстоянии. Глобальные метки должны быть на всех слоях, содержащих компоненты.
  • Локальные метки используются для привязки конкретного компонента (обычно с большим количеством выводов и маленьким шагом между ними) для вычисления координат (X,Y offsets). Локальные метки отсчёта располагаются обычно по диагонали на периметре области, занимаемой данным компонентом. В случае нехватки свободного места допускается использовать одну локальную метку отсчёта предпочтительно в центре занимаемой компонентом области.

Все метки располагаются вне запрещённых зон для проводников и компонентов.

Применяют следующие формы меток отсчёта, А = (0.8…3.0) мм (0.03”…0.12”) (Рис.4):

- закрашенный круг (предпочтительно);
- закрашенный квадрат;
- закрашенный повёрнутый квадрат;
- одиночный крест.

Рекомендуемый размер «А» метки отсчёта — 1—1.5 мм.

На печатной плате (на панели) метки отсчёта должны быть одной формы и размера.

Допускается делать глобальные метки большего размера, чем локальные.

Например: глобальные метки — 1,5 мм, локальные — 1 мм.

Применяемые метки отсчёта изображены на Рис. 4.

Рисунок 4

Рис. 4. Применяемые метки отсчёта

Вокруг метки должна быть запрещённая зона для проводников, компонентов и защитной маски (Рис. 4). Соотношение диаметров свободной зоны и метки — 3:1.

Все метки должны быть изображены в слое проводников.

Метки должны быть освобождены от маски и иметь гладкое, хорошо отражающее свет металлическое покрытие (никель, сплавы олова, серебро и др.) Плоскостность поверхности метки должна быть в пределах 15 мкм.

Между метками и краем платы должно быть расстояние не менее 5.0 мм (0.2”) плюс ширина запрещённой зоны.

Рекомендуется размещать метки в точках, как показано на Рис. 5.

Рисунок 5

Рис. 5. Пример размещения меток отсчёта

Мультипликация модулей

В случае автоматического монтажа небольших по размеру плат их объединяют в общую панель (мультипликацию) и располагают на одной заготовке (Рис.6).

Рисунок 6

Рис. 6. Пример расположения нескольких плат на одной заготовке

Расстояние между платами должно соответствовать требованиям применяемой технологии разделения плат: фрезерованию (Рис. 7), процарапыванию по контуру — скрайбированию (Рис. 8).

Рисунок 7

Рис. 7. Пример разделения плат фрезерованием

«Линии разлома» должны, с одной стороны, обеспечивать достаточную прочность панели с платами при нанесении паяльной пасты, механизированной установке и пайке компонентов и, с другой стороны, обеспечивать гарантированное разделение готовых плат при разламывании.

Рисунок 8

Рис. 8. Пример разделения плат процарапыванием по контуру (скрайбирование)

Общие рекомендации по проектированию печатных плат:

  • Размещение «нуля» печатной платы:

- «Ноль» печатной платы необходимо размещать в абсолютной системе координат в точке (100; 100).

  • Размещение печатных проводников и компонентов:

- все бескорпусные и компоненты с планарными выводами (SMD) следует размещать на одной стороне платы. В случае, если это условие выполнить невозможно, следует разделить компоненты на «лёгкие» и «тяжёлые» и размещать их на разных сторонах платы. Например, пассивные компоненты разместить на одной стороне, а микросхемы на другой;
- размеры площадок должны соответствовать рекомендуемым для данного типоразмера корпуса (информацию о размерах площадок можно уточнить в тех. документации на компонент (datasheet) либо в стандартах IPC7351 или IPC-782);
- зазоры между компонентами должны быть не менее указанных на Рис. 9.

Рисунок 9

Рис. 9. Минимальные зазоры между компонентами

- компоненты должны располагаться не ближе 1.25 мм (0,05”) от края заготовки и не ближе запрещённых зон, указанных выше;
- в слое металлизации при трассировке проводников нужно избегать острых углов;
- шина заземления должна быть везде, где это возможно;
- обратить внимание на необходимость запрещённой зоны вокруг крепёжных отверстий;
- диаметры отверстий для компонентов с выводами должны превышать диаметры выводов не более чем на 0.25мм (0.01”);
- диаметры отверстий на чертеже указываются с учётом толщины металлизации;
- расстояние от края не металлизированного отверстия до контактной площадки или проводника должно быть не менее 0.5 мм (0.02”);
- полярные компоненты желательно ориентировать одинаково;
- желательно, чтобы максимальное число компонентов имели одинаковый типоразмер корпуса. Например: резисторы и конденсаторы — 0805 и т.д. Подбор компонентов подобным образом позволяет установщику достигнуть максимальной производительности;
- поворот компонента вокруг своей оси с дискретностью в 1 градус;
- максимальная высота компонента 20 мм;
- для компонентов с шагом выводов 0.5 мм и менее оставлять место (по диагонали компонента либо по центру) для размещения локальных реперных знаков;
- проводники, расположенные под компонентами SMD, должны быть закрыты защитной маской;
- переходные отверстия, находящиеся под корпусами BGA, должны быть закрыты защитной маской;
- для предотвращения деформации платы в процессе производства платы и монтажа при нагреве в печи полигоны на внешних и внутренних слоях (для многослойных плат) необходимо размещать равномерно по поверхности платы и выполнять их в виде сетки из проводников;
- расстояние от края неметаллизированного отверстия до контактной площадки или проводника должно быть не менее 0.5 мм;
- для уменьшения оттока тепла при пайке от контактных площадок (для исключения появления «холодных» паек) необходимо:

а) Использовать узкие проводники, соединяющие непосредственно контактную площадку и широкий проводник, как показано на Риc. 10. Ширина подводящего «узкого» проводника выбирается в зависимости от класса точности платы и от проходящего по нему тока.

Рисунок 10

Рис. 10. Пример подвода широких проводников к контактным площадкам

б) Все перемычки между ножками SMD микросхем должны находиться вне места пайки.

Рисунок 11

Рис. 11.

в) Площадки SMD компонентов, находящиеся на больших полигонах, должны быть отделены от полигона перемычками (Рис. 12).

Рисунок 12

Рис. 12. Примеры расположения площадок SMD на больших полигонах

г) Вокруг контактной площадки нанести маску, которая препятствует перемещению расплавленного припоя вдоль проводника.

  • Рекомендации по выполнению переходных отверстий.

Во многом качество монтажа поверхностно-монтируемых компонентов зависит от правильного выполнения переходных отверстий. Неправильное размещение переходных отверстий относительно площадок SMT компонентов является распространенной ошибкой разработчиков.

- не допускается располагать переходные отверстия под компонентами SMD и на контактных площадках;
- диаметр переходных отверстий должен выбираться, основываясь на толщине платы и рекомендованном производителем отношении толщины платы и минимальном диаметре металлизированного отверстия.

Приведённый рисунок (Рис. 13) демонстрирует рекомендуемое расположение переходных отверстий и контактных площадок.

Рисунок 13

Рис. 13. Примеры расположения переходных отверстий

  • Рекомендации по выполнению маркировки платы.

На плате наносится маркировка:

- графических и позиционных обозначений компонентов (графические обозначения компонентов должны отражать полярность и ориентацию компонентов на плате);
- обозначения платы, версии, обозначения предприятия-изготовителя и его адрес (обычно наносят шифр и номер изменения печатной платы);
- предусматривается место, обозначенное контуром для нанесения номера и даты изготовления платы, номер в процессе монтажа может выполняться липкой этикеткой, либо маркировкой вручную;
- маркировка на плате графических и позиционных обозначений компонентов выполняется трафаретной печатью. Всю остальную маркировку желательно выполнять в слое проводников. Трафаретную печать желательно располагать только по областям платы, покрытых защитной маской;
- элементы маркировки компонентов, расположенных рядом друг с другом, не должны пересекаться и накладываться друг на друга.

Следует учитывать, что элементы маркировки, попадающие на площадки, открытые от маски и покрытые финишным покрытием (ПОС-61, иммерсионное золото и др.), наноситься не будут.

  • Рекомендации к конструкции печатных плат при использовании технологии пайки радиоэлементов волной припоя:

- все пассивные компоненты должны быть параллельны друг другу;
- все компоненты SOIC должны быть перпендикулярны продольным осям пассивных компонентов;
- продольные оси SOIC и пассивных компонентов должны быть перпендикулярны друг другу;
- продольные оси пассивных компонентов должны быть перпендикулярны направлению движения платы по конвейеру установки пайки волной.

Комплектность предоставляемой конструкторской документации

Предоставляемая заказчиком техническая документация должна содержать:

- файл (файлы) проекта (для разработки управляющей программы на линию поверхностного монтажа обязателен PCAD файл);
- заполненный бланк заказа печатных плат (при необходимости заказа плат);
- сборочный чертёж (в любом CAD формате);
- спецификацию с указанием наименования компонентов, их позиционных обозначений на плате, номиналов и типов корпуса.

Неправильно подготовленные файлы проекта и технической документации усложняют, а иногда и делают невозможным проведение сборочно-монтажных работ.

Требования для проведения электротестирования модуля

При решении заказчика провести тестирование модулей предъявляются некоторые требования:

Требования к изделиям Заказчика по тестопригодности

  • печатная плата должна иметь два реперных знака в крайних верхнем левом и нижнем правом углах платы. Координаты реперных знаков должны быть выдержаны с точностью до 0,1 мм;
  • допускается осуществлять контактирование подвижных пробников на установочные контактные площадки ПМИ (но не на контактные вывода ПМИ);
  • оптимальным является применение тестовых площадок диаметром 0.89—0.95 мм и немаскированных переходных отверстий диаметром не менее 0,7 мм, минимально допустимый шаг между тестовыми площадками и переходными отверстиями должен составлять не менее 2.5 мм. Тестовые площадки должны быть покрыты материалом, препятствующим окислению (например, припоем) и не должны быть покрыты лаком, флюсом или другими материалами;
  • для фиксации при тестировании печатная плата по длине, с двух сторон от края, должна иметь свободную от компонентов и тестовых точек зону не менее 3 мм;
  • длина выводов электронных компонентов, установленных в отверстия, со стороны контактирования с тестовыми пинами и с подвижными пробниками не должна превышать 1.6 мм во избежание разрушения тестовых пинов.

Требования для разработки тестового программного обеспечения

Заказчик должен предоставить:

  • схему электрическую принципиальную тестируемого изделия в виде файла CAD известного формата;
  • перечень элементов тестируемого изделия;
  • файл PCAD на тестируемую печатную плату с заполненными номиналами пассивных компонентов;
  • сборочный чертёж тестируемого изделия.

Версия для скачивания/печати

Сделать заказ

По всем имеющимся вопросам обращаться по эл. почте: elmodul@elara.ru или по телефонам: 
+7 (8352) 22-17-68, 22-13-74, 22-14-95.


вверх