Standardisiertes Landmuster "Eins für alle" im Vergleich zum im Datenblatt angegebenen Landmuster

Ich habe viele 'einfache' Leiterplatten für Hobby- und Proof-of-Concept-Zwecke entworfen, aber niemals für die (Massen-) Herstellung. Um dies in Zukunft zu tun und meine Designfähigkeiten und Kenntnisse weiter auszubauen, untersuche ich die verschiedenen Standards für die Paketbeschreibung.

Inzwischen habe ich gelernt, dass es keinen „Hauptstandard für alle Pakete“ gibt. Stattdessen gibt es mehrere Standards für mehrere Pakete, die von mehreren Organisationen eingerichtet wurden. "Am meisten anerkannt" sind IPC- und JEDEC-Standards.

Aber auch innerhalb von IPC gibt es mehrere Versionen. IPC-7351B ist das neueste von IPC (zum Zeitpunkt des Schreibens).

Ich habe gelernt *, dass es zum Beispiel keine „Standard“ -Paketübersicht 0603 (1608 Metrik) gibt. Stattdessen hängt ein 0603-Footprint (auch als "Land Pattern" bezeichnet ) von der gewünschten Platinendichte und der bei der Herstellung verwendeten Löttechnik (Welle oder Reflow) ab.

* indem Sie die Standards selbst sowie diese interessanten Themen lesen: hier , hier und hier .

Dies war eine ziemliche Offenbarung für mich, da ich zuvor angenommen hatte, dass diese generischen Pakete in gewisser Weise standardisiert waren (weil sie so häufig sind).

Wie auch immer, ich akzeptierte diese Realität chaotischer Standards und ich verstehe, dass ich einen Standard auswählen musste, mit dem ich arbeiten konnte. Ich wähle IPC, da es bei weitem das am häufigsten verwendete in der Branche ist.

Meine CAD-Software (Autodesk Eagle) bietet einen sehr praktischen Paketgenerator, der den IPC-Normen entspricht. Es generiert ein Landmuster für und ein 3D-Modell eines gewünschten Pakets, das IPC-konform ist.

Jetzt stehe ich jedoch vor einem Dilemma. Ich habe festgestellt, dass es nicht nur keinen „Standard 0603“ gibt (den ich lösen werde, indem ich mich an einen Standard halte), sondern anscheinend sogar keinen „Standard LQFP48“ zum Beispiel!

Zum Beispiel: Nehmen Sie folgende Komponenten von Microchip , von TI , von STM ; Sie haben alle ein LQFP48-Paket mit der gleichen Gehäusegröße und Pad-Tonhöhe.

Alle drei Datenblätter geben jedoch ein leicht unterschiedliches Landmuster für das an, was ich für genau das gleiche LQFP48 hielt. Der Unterschied ist subtil und wirkt sich nur auf die Ausdehnung (Länge) des Pads und die Padbreite (0,25 - 0,27 - 0,30) aus, aber es ist da!

Was ist nun die Faustregel? Was würden erfahrene Leiterplattenentwickler wählen, wenn diese Komponenten das gleiche Design hätten?

Option 1: Verwenden Sie 3x ein anderes Landmuster für das, was tatsächlich als dieselbe Paketskizze beschrieben wird.

Option 2: Verwenden Sie für alle drei den IPC-7351-kompatiblen LQFP48 *.

* In IPC-Begriffen wäre dies: QFP50P900X900X160-48

Da die Unterschiede so subtil sind, weiß ich, dass beide Optionen wahrscheinlich gut funktionieren würden, aber wie lautet hier die allgemeine Regel? Was ist "gute Praxis"?

Danke vielmals!

Nach meiner Erfahrung können Sie sich sicher an die IPC-Standards halten, die übrigens auch drei unterschiedliche Fußabdrücke für jedes Teil vorschlagen: Least, Most und Nominal. Es liegt an Ihnen, welche Sie auswählen, hauptsächlich abhängig vom Herstellungsprozess. In den meisten Fällen verwenden Sie die Nominal-Pad-Größen.

Im Allgemeinen ist der von den Herstellern auf dem Datenblatt vorgeschlagene Footprint einfach das, was sie zum Entwerfen der Bewertungskits verwendet haben, und hat für den von ihnen verwendeten Prozess gut funktioniert. Ich kann Ihnen das sagen, weil ich früher für eines der großen Halbleiterunternehmen gearbeitet habe, und genau das ist passiert. Die Fußabdrücke wurden normalerweise aus den IPC-Standards abgeleitet, die immer Ihre Referenz sein sollten, es sei denn, es handelt sich um ein vollständig nicht standardmäßiges Teil.

Wenn es um die Massenproduktion geht, werden Sie genügend PCB-Revisionen durchlaufen, um den Footprint zu optimieren. Zu diesem Zeitpunkt wird der PCB-Hersteller / das Montagehaus die Landmuster übernehmen und modifizieren, um sie an den Herstellungsprozess anzupassen und eine gute Ausbeute sicherzustellen.

Der richtige Footprint für ein Komponentenland ist "einer, der funktioniert".

Das ist nicht so flippig, wie es sich anhört.

Was muss ein Landmuster tun, um zu „arbeiten“?

a) Es muss jedes Bauteilbein mit seinem Pad verbinden.
b) Es darf es nicht mit benachbarten Pads verbinden.
c) Es muss das Bauteil in die richtige Ausrichtung ziehen, wenn das Lot flüssig ist.
d) Es muss visuell inspizierbar sein

Zusammengenommen bedeutet dies, dass das Land mindestens so groß wie die Führung sein muss, aber nicht zu nahe beieinander. Es gibt einen beträchtlichen Spielraum, wie viel größer das Land sein kann. Es ist dieser weite Spielraum, der es ermöglicht, mehrere Designs zu erstellen.

Ein Land, das viel größer ist, wird (a) und (d) erfüllen, könnte jedoch Lötmittel zwischen den Ländern stecken lassen, so dass (b) verfehlt wird.

Ob ein bestimmter Footprint lötbar ist, ohne dass eine Verbindung zwischen den Stegen hergestellt wird, hängt in hohem Maße von dem Prozess ab, den der Platinenmonteur verwendet, und in gewissem Maße von der Wärmekapazität und der Genauigkeit der Kabelpositionierung des Bauteils. Wenn verschiedene Hersteller unterschiedliche Assembler-Prozesse verwenden, um den Footprint zu verfeinern, ist es nicht verwunderlich, dass sie möglicherweise leicht unterschiedliche Pad-Größen haben.

Was ist überraschend ist , dass der Prozess so gut funktioniert und so oft , wie es der Fall ist.

Ein gutes Beispiel dafür. Ich habe einmal eine 0402-Diode verwendet, und der Hersteller hat sie auf sehr kleine Platinen mit sehr hoher Packungsdichte ausgerichtet. Als Ergebnis spezifizierten sie ein Landmuster, dessen Kupferflächen genau so groß waren wie die Komponentenpads. Dies führte zu einem kleinen Lötvolumen ohne Seiten- oder Zehenfilets, das bei unserem internen Reflow-Prozess häufig nicht richtig zusammengebaut werden konnte. Ich musste gegen unseren reaktionären Produktionsleiter und seine Fußabdruckrichtlinie "Immer die Herstellerempfehlung verwenden" kämpfen, um Flächen zu verwenden, die größer und für unseren Lötprozess besser geeignet waren. Sobald wir mehr Lötmittel und Filets hatten, ging die Ausbeute auf 100% zurück. Es ist wahrscheinlich, dass wir bei Verwendung einer dickeren Lötpastenschablone OK gelötet hätten, aber das wäre für unsere anderen Komponenten mit ihren großzügigeren Flächen ungeeignet gewesen.