Padrão de terra padronizado 'Um por todos' versus padrão de terra especificado na folha de dados

Projetei muitos PCBs 'simples' para fins de hobby e de prova de conceito, mas nunca para fabricação (em massa). Para fazer isso no futuro e expandir ainda mais minhas habilidades e conhecimentos de design, estou explorando os diferentes padrões de estrutura de pacotes.

Até agora eu aprendi que não existe "um padrão principal para todos os pacotes". Em vez disso, existem vários padrões para vários pacotes, configurados por várias organizações. 'Mais reconhecidos' são os padrões IPC e JEDEC.

Mas mesmo dentro do IPC existem várias versões. O IPC-7351B é o mais recente do IPC (no momento em que este foi escrito).

Aprendi * que não existe um esquema de pacote 0603 (1608 métrico) “padrão”, por exemplo. Em vez disso, uma pegada 0603 (também conhecida como 'padrão de terra' ) depende da densidade desejada da placa e da técnica de solda usada na fabricação (onda ou refluxo).

* lendo os próprios padrões, bem como esses tópicos interessantes: aqui , aqui e aqui .

Isso foi uma revelação para mim, pois eu anteriormente assumi que esses pacotes genéricos eram padronizados de certa forma (porque são muito comuns).

Enfim, aceitei essa realidade de padrões caóticos e entendo que tinha que escolher um padrão para trabalhar. Eu escolho o IPC, pois é de longe o mais usado na indústria.

Meu software CAD (Autodesk Eagle) oferece um gerador de pacotes muito prático que atende às normas do IPC. Ele gera um padrão de terreno para - e o modelo 3D de - um pacote desejado que é compatível com IPC.

No entanto, agora estou diante de um dilema. Eu descobri que não apenas um "padrão 0603" não existe (o que resolverei seguindo um padrão), mas aparentemente até mesmo um "padrão LQFP48", por exemplo, não existe!

Por exemplo: pegue os seguintes componentes do Microchip , da TI , da STM ; todos eles têm um pacote LQFP48 com o mesmo tamanho de caixa e pitch pad.

No entanto, todas as três folhas de dados especificam um padrão de terreno ligeiramente diferente para o que eu pensava ser exatamente o mesmo LQFP48. A diferença é sutil e afeta apenas a extensão (comprimento) da almofada e a largura da almofada (0,25 - 0,27 - 0,30 respectivamente), mas está lá!

Então, qual é a regra de ouro agora? O que os projetistas experientes de PCB escolheriam se esses componentes tivessem o mesmo design?

opção 1: Usando 3x um padrão de terreno diferente para o que é realmente descrito como o mesmo esquema de pacote.

opção 2: use o LQFP48 * compatível com IPC-7351 para todos os três.

* nos termos do IPC, seria: QFP50P900X900X160-48

Como as diferenças são tão sutis, eu sei que ambas as opções provavelmente sairiam bem, mas qual é a regra geral aqui? O que é 'boa prática'?

Muito Obrigado!

Na minha experiência, você pode seguir com segurança os padrões do IPC, que também sugerem três pegadas diferentes para cada parte: Menos, Mais e Nominal. Depende de você selecionar, dependendo principalmente do processo de fabricação. Na maioria dos casos, você usará os tamanhos dos pads nominais.

Em termos gerais, a pegada sugerida pelos fabricantes na folha de dados é simplesmente o que eles usaram para projetar os kits de avaliação e funcionaram bem no processo que usaram; Eu posso lhe dizer isso, porque eu trabalhava para uma das grandes empresas de semicondutores, e foi isso que aconteceu. As pegadas eram geralmente derivadas dos padrões do IPC, que sempre devem ser sua referência, a menos que seja uma peça completamente fora do padrão.

Quando se trata de produção em massa, você passa por revisões suficientes de PCBs para otimizar a área ocupada e, nesse ponto, o fabricante / assembléia de PCBs assume e modifica os padrões de terra para combinar com seu processo de fabricação e garantir um bom rendimento.

A pegada correta a ser usada em um terreno componente é 'aquele que funciona'.

Isso não é tão inconstante quanto parece.

O que um padrão de terra deve fazer para 'trabalhar'?

a) deve conectar cada perna do componente à sua almofada
b) não deve conectá-lo às almofadas adjacentes
c) deve puxar o componente para o alinhamento correto quando a solda é líquida
d) deve ser visualmente inspecionável

Em conjunto, as terras devem ser pelo menos tão grandes quanto a liderança, mas não muito próximas. Existe uma latitude considerável em quanto maior a terra pode ser. É essa ampla latitude que permite que haja vários designs.

Uma terra que é muito maior satisfará (a) e (d), mas pode ficar com a solda presa entre as terras, de modo que caia em desgraça em (b).

Se uma pegada específica é soldável sem obter conectividade entre terrenos depende em grande parte do processo que o montador de placas usa e, em certa medida, na capacidade térmica e na precisão de posicionamento do chumbo do componente. Se diferentes fabricantes usarem diferentes processos de montagem para refinar a área ocupada, não surpreende que eles acabem com tamanhos de pastilhas ligeiramente diferentes.

O que é surpreendente é que o processo funcione tão bem quanto com frequência.

O caso em questão. Uma vez eu estava usando um diodo empacotado 0402, e o fabricante o apontava para placas de densidade de embalagem muito pequenas e muito altas. Como resultado, eles especificaram um padrão de terra que tinha áreas de cobre exatamente do mesmo tamanho que as almofadas dos componentes. Isso resultou em um pequeno volume de solda sem filetes laterais ou dos dedos, que nosso processo interno de refluxo em geral geralmente não conseguiu montar adequadamente. Eu tive que lutar contra nosso gerente de produção reacionário e a política de pegada "sempre use a recomendação do fabricante" para usar terrenos maiores e mais adequados ao nosso processo de solda. Depois que tivemos mais solda e filés, o rendimento voltou a 100%. É provável que, se estivéssemos usando um estêncil de pasta de solda mais espesso, ele teria soldado OK, mas isso seria inapropriado para nossos outros componentes com suas terras mais generosas.