Практические рекомендации по разработке печатных плат (стр. 6 )

Широкие проводники, подходящие к контактным площадкам, могут поме­шать хорошему припаиванию элементов, так как тепло будет "уходить" с площадки по широкому проводнику, в результате пайка получится "холод­ной". Варианты решения проблемы:

o  Используются "узкие" проводники, соединяющие непосредственно кон­тактную площадку и широкий проводник, как показано на рис. 2.84.

Рис. 2.84. "Узкие" проводники

Ширина подводящего "узкого" проводника может варьироваться в пределах от 0,25 мм до 0,125 мм.

o  Проводить дорожки между соседними площадками рекомендуется, как показано на рис. 2.85, при условии отсутствия жестких требований к длине проводника.

Рис. 2.85. Прокладка дорожки между соседними площадками

o  Вокруг контактной площадки со всех сторон наносят маску, которая пре­пятствует перемещению расплавленного припоя вдоль проводника. Этот способ может успешно применяться, когда игнорируются первые два.

Рекомендуемый размер площадки под переходное отверстие при 4—5-м классах точности платы должен быть равен диаметру отверстия плюс 0,4—0,5 мм. Размер переходных отверстий должен выбираться, основываясь на толщине платы и рекомендованном производителем отношении толщи­ны платы к минимальному диаметру металлизированного отверстия.

Монтаж элементов можно производить как на отдельной плате, так и на нескольких платах, объединенных в панель. Платы или панели, которые должны подвергаться автоматическому монтажу, имеют некоторые особен­ности.

Обычно на краях панели (платы) оставляют свободную с двух сторон от компонентов полоску шириной от 3,8 мм (150 mil) до 10 мм (400 mil). Кон­кретная ширина полоски зависит от требований конкретного производителя (рекомендуется 10 мм).

Для точной фиксации платы при монтаже и пайке требуется 4 (минимум 2) отверстия, расположенные в углах панели (платы). Эти отверстия можно также располагать в свободных областях (рис. 2.86).

Рис. 2.86. Пример фиксации платы при монтаже и пайке

Несколько небольших плат, объединенных в одну панель, после полного монтажа требуют разделения. Существует два основных метода разделения и их различные модификации (рис. 2.87, 2.88).

Рис. 2.87. Первый метод разделения нескольких небольших плат, объединенных в одну панель, после полного монтажа

Рис. 2.88. Второй метод разделения нескольких небольших плат, объединенных в одну панель, после полного монтажа

При групповой пайке SМD-компонентов необходимо визуально проверить платы на отсутствие обрывов и перемычек. Контроль должен быть проведен максимально тщательно, это сэкономит множество усилий по выявлению ошибок на следующих стадиях. Перед пайкой необходимо промыть заго-товки ПП для устранения следов загрязнений, обезжиривания и активиза-ции поверхности. Промывать можно спиртом или специальной смесью. За-нанести на площадки предварительно подготовленную для обеспечения необходимой вязкости припойную пасту. Нанесение возможно при помощи диспенсера или трафаретным способом. Далее производится установка ком-понентов в соответствии с представленной документацией.

Необходимо соблюдать температурный профиль пайки. Существует стандартный температурный режим (рис. 2.89), подходящий для большинства компонентов и паяльных паст, и отдельные его участки важны для обеспечения конечного качества.

Рис. 2.89. Температурный профиль пайки

Рассмотрим особенности использования переходных отверстий (ПО) при проектировании печатных плат с компонентами типа ВGА.

Увеличение плотности монтажа привело к появлению технологии Мicro Vias, представляющей собой ПО, выполненное с использованием лазерного луча. Рассмотрим некоторые особенности изготовления и проектирования соответствующих плат. Обычно ПО задается как металлизированное отвер­стие, осуществляющее соединение проводников для двух и более слоев ПП. Правила подключения к ПО задаются в современных САПР с использова­нием соответствующих опций (via rule).

Переходное отверстие может иметь различную форму на каждом из слоев платы. Для подключения к слоям питания и земли часто используют термо­барьеры (рис. 2.90). Сквозное ПО (Тhru-Via) имеет сквозное отверстие и соединяет все слои от слоя установки компонентов (top metal 1ауеr) до слоя монтажа (bottom metal 1ауеr), включая внутренние сигнальные слои и слои питания. При необхо­димости к последним возможно подключение.

Рис. 2.90. Термобарьеры

Слепое ПО (Вuried-Via) соединяет внутренние слои платы и не выходит на поверхность.

Межслойное ПО (Тwo-Layer Via) может не иметь собственного отверстия, в качестве ПО выступают выводы штыревых элементов, при этом правила трассировки ПО задаются для определенных пар слоев (аdjacent lауеr раiгs).

Рассмотрим применение технологии Мicro Via.

На рис. 2.91 представлена последовательность слоев (Micro Via design stackup) при использовании данной технологии

Рис. 2.91. Последовательность слоев при использовании данной технологии Micro Via

Разводка на двух и более "верхних" слоях затруднена из-за высокой плотно­сти контактных площадок и необходимости организации ПО значительно меньшего диаметра, чем обычно. Назовем эти слои термином micro 1ауеrs, синонимом являются термины cover 1ауеrs, transition 1ауеrs, redistribution 1ауеrs. В общем случае слои micro 1ауеrs предназначены для того, чтобы обеспечить электрическое соединение от контактной площадки поверхностного монта­жа (Surface Моunt Рin) или вывода компонента в корпусе ВGА "вглубь" пла­ты—к внутренним слоям, где больше расстояния (зазоры) между ПО и больше ресурсов для трассировки цепей.

Как правило, micro 1ауеrs выполняются из материалов, которые могут обес­печить значительно более высокие точностные параметры диаметра ПО, ширины трасс и зазоров между ними. Очевидно, что micro 1ауеrs не являют­ся необходимыми при переходе с одних "глубинных " слоев платы на дру­гие, также они могут быть не только с одной стороны платы (при двусто­ронней установке компонентов).

Под слоями micro 1ауеrs располагаются слои с "обычными" требованиями к плотности монтажа и параметрам ПО, они называются соrе. Использование внутренних слоев соrе 1ауеrs позволяет снизить стоимость платы за счет ис­пользования более дешевых материалов и технологии.

При использовании сквозных ПО (Тhru-Vias) следует определять в САПР все параметры, такие как диаметр площадки и сверления, как для групп слоев micro 1ауеrs, так и для соrе 1ауers. Естественно, для этих групп слоев должны быть определены и различные параметры зазоров и ширины про­водников.

Для слепых ПО (Вuried-Vias) аналогично определяются параметры для разных групп слоев, кроме того, эти правила могут отличаться в зависимости от того, какие пары слоев используются в слепых ПО. Например, в 6-слойной плате определяются свои правила для пар слоев 1—2, 2—3, 3—4, 4—5, 5—6.

Отдельный случай — задание данных для сверления, поскольку технология Мicro Via требует одного диаметра сверления для слоев группы micro 1ауеrs и другого, значительно большего, для слоев группы соrе 1ауеrs. Как правило, у многих средств САПР возможно задание только одного диаметра сверления, что требует применения различных приемов, специ­фичных для каждой системы проектирования, дабы устранить этот недоста­ток. Обычно удается задать отдельные правила для слоев micro 1ауеrs и соrе 1ауеrs как для слепых ПО. Еще одной особенностью использования технологии Мicro Via является не­обходимость введения дополнительного диэлектрического слоя между груп­пами слоев micro 1ауеrs и соrе 1ауеrs. Это связано с тем, что плотность трас­сировки и геометрические размеры элементов рисунка платы на слоях micro 1ауеrs значительно сложнее, чем на слоях соrе 1ауеrs, поэтому необходимо использовать диэлектрический слой для изоляции топологии слоев, причем параметры отверстий этого слоя соответствуют параметрам отверстий в сло­ях micro 1ауеrs (рис. 2.92).

Рис. 2.92. Использование диэлектрического слоя для изоляции топологии слоев

Кроме того, такие диэлектрические слои зачастую приходиться применять и между слоями группы micro 1ауеrs (рис. 2.93).

Рис. 2.93. Применение диэлектрических слоев между слоями группы micro layers

Взаимное положение обычного ПО и "микро-ПО" может быть различным (рис. 2.94).

Рис. 2.94. Взаимное положение обычного переходного отверстия и "микро-ПО"

Различают соосное расположение (Coincident Vias), касательное (Adjacent Vias) и отверстия без площадки (Insert Vias), в последних двух случаях кон­тактная площадка отверстия в слое micro 1ауеrs отсутствует, используется либо трасса, либо площадка в слое соrе 1ауеrs.

Дифференциальные линии часто трассируют на специально выделенном слое, находящемся между двух слоев земли (рис. 2.95).

Рис. 2.95. Трассировка дифференциальных линий на специально выделенном слое