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博根工作室
发表于: 2020-1-10 11:29:37 | 显示全部楼层

本帖最后由 博根工作室 于 2020-1-10 11:32 编辑

本篇文章主要介绍了使用Altium Designer和MCAD工具以可靠方式制作自定义的非标准封装的分步过程。 基于经过验证的3D方法,本文解释了生成的封装和组件模型的重要质量指标,并建立了一种用户友好的方法来满足最苛刻的PCB应用。

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为什么定制封装?

从消费类设备到电信系统、工业控制模块和RF网络,现代电子产品着重于在大多数应用中减少组件的整体尺寸。半导体封装技术的进步使得设计非常紧凑的高性能电路成为可能。无论是集成电源、现代处理器还是定制的微电子组件,它们都可以取代许多分立组件,并以节省空间的小型封装实现。但是,在许多情况下,使用不适当的封装可能会损害此优势 - 尺寸过大或尺寸过小的焊盘、不匹配的几何形状以及缺乏基本的设计原则,可能会导致电气和散热性能下降以及机械可靠性和组装问题。在本指南中,我们将引导您完成所有必要的步骤,从头开始为PCB设计中可能需要的任何复杂封装制作定制的高质量封装。


一个好的封装是什么样子?


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- 精确的元件焊盘

对于许多非标准元件,焊盘尺寸过大或过小是一个普遍的问题。 有时,焊盘会以非常奇怪的方式分布,或者它们不代表实际的封装引脚。

在本文档中,我们将使用简单的分解技术,使您可以使用非常直观和简单的方法来制作任何零件。





- 精确的3D模型

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互联网上有很多免费的3D模型,但是,并非所有模型都值得使用。 它们中的大多数都没有针对ECAD进行过优化(模型文件尺寸太大),或者它们过于简化,以致于上述模型与“灰色积木”几乎没有区别。 电子发烧友制作的模型通常不准确、有缺陷,而且常常缺乏正确应用的方法指导。

3D模型是必不可少的,因为它会对尺寸进行验证,在本文档中,我们将介绍如何制作修改和维护稳定的高质量3D模型,这些模型既详细又轻巧。



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- 精确的机械层轮廓

作为组件主体在PCB表面上的投影,此平面几何数据在表示放置后组件主体共享的面积方面起着重要作用。









-  准确的元件边界框

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元件边界框(Courtyard)是PCB世界中最容易被忽视且被低估的话题之一,因为许多设计师没有使用它,元件边界框为正确放置元件提供了极有价值的数据。

边界框在PCB设计中不仅非常重要,而且非常有用和方便,原因是,它作为整个封装面积的自然边界。 它使您可以放置最高密度的组件,显然是边界框与边界框的重合放置。





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这些边界清楚地向您显示了组件位置的现有空间,并完全定义了组件共享的绝对最小面积,同时被相邻组件和/或任何其他物理/电气障碍物包围。 在本指南中,我们将使用成比例的边界框,可准确表示封装放置区域的总面积,并且无盲区。


什么是可选的,但不是必需的?

根据所使用的方法或标准以及设计目标的约束,这些可选部分可能会或不会出现在特定设计中,而不会影响封装质量:

●   丝印标识

●   机械层上的标记Designator

●   附加图形/文字

在本文档中,我们不会涵盖上述主题,但是,附录中提供了一些其他数据。


方法:元件和焊盘分解

简而言之,这是一种从复杂的元件中提取相对简单焊盘的方法,该方法允许使用内置或外部计算器独立地为任何简单的焊盘进行精确的几何计算。 我们来看一下。

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如果我们暂时删除那块大的底部焊盘(exposed pad),缩短了上行焊盘的尺寸,则该封装将变成标准包装,许多现有的计算器和封装向导将支持该包装 -  Small Outline No-Led(SON)。一旦我们计算了所有的焊盘,就有可能将它们组合成目标封装并进行最终调整。此外,复杂的封装可能只具有简单的焊盘,但具有特定的位置 - 这意味着您可以将整个零件分解为相对较小和简单的焊盘。让我们看一下u.fl连接器。

简而言之,这是一种从复杂的垫板中提取相对简单的垫板的方法,该方法允许使用内置或外部计算器独立地为任何简单的垫板进行精确的几何计算。我们来看一下。


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可以将其分解为两个简单的部分,分别由小外形二极管扁平引线(SODFL)封装表示。

该技术的最大优势之一是可以通过在分解过程中将IPC规则(以及密度级别设置)应用于复杂的零件,从而将这些规则应用于复杂的零件。


机械层捕捉:3D模型

一方面,良好的3D模型应以合理的方式准确且详细地描述真实设备,但另一方面,它应轻巧易用。为实现这一点,应遵循一些关键方向:

-  零件只能由实体表示,而不能由多个实体和/或具有相交点的曲面组成/装配。如果无法避免使用装配体,请尝试在MCAD级别上组合适当的子零件体,以尽可能减少相应子零件的数量。

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-  激光或喷漆上的所有标记均应使用表面切割工具进行,例如分割线,而不要切割或凸台。使用切口或凸台拉伸可能会极大地增加模型的大小,并且在网格化过程中甚至导入到ECAD中时,经常会导致错误的行为和伪影。

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-  应尽量减少使用圆弧、圆角和表面处理技术,以避免不必要的过度细化,这将导致与上一个示例相同的问题。

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-  用于制作模型的CAD工具应该能够生成高质量的step模型,而没有与其架构或工具实现相关的任何缺点。例如,在几乎所有情况下,在Solidworks中生成的STEP文件的尺寸都比较大,有缺陷的表面(尤其是如果使用了分割线工具)和掉色,而在Inventor中制作的那些模型就很好。此外,当最初在Solidworks中制造的STEP模型在导入过程中遇到前面提到的问题时,这种情况并不少见。目前,在专业的MCAD软件包中,Inventor似乎具有最好的STEP编辑和导入/导出功能。


最终,您应该花一些时间来确保该工具可靠地工作,并且模型中没有垃圾信息、重复的表面或视觉伪像。


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