Patrón de tierra estandarizado 'Uno para todos' versus patrón de tierra especificado en la hoja de datos

He diseñado muchos PCB 'simples' para propósitos de pasatiempo y prueba de concepto, pero nunca para la fabricación (en masa). Para hacerlo en el futuro, y para ampliar aún más mis habilidades de diseño y conocimiento, estoy explorando los diferentes estándares de esquema del paquete.

Por ahora aprendí que no existe tal cosa como "un estándar principal para todos los paquetes". En cambio, hay múltiples estándares para múltiples paquetes, configurados por múltiples organizaciones. Los más reconocidos son los estándares IPC y JEDEC.

Pero incluso dentro de IPC hay múltiples versiones. IPC-7351B es el más reciente de IPC (en el momento de la escritura).

Aprendí * que no existe un esquema de paquete 0603 (1608 métrico) "estándar", por ejemplo. En cambio, una huella 0603 (también conocida como 'patrón de tierra' ) depende de la densidad de la placa deseada y la técnica de soldadura utilizada en la fabricación (onda o reflujo).

* leyendo los estándares en sí, así como estos interesantes hilos: aquí , aquí y aquí .

Esto fue una gran revelación para mí, ya que anteriormente asumí que esos paquetes genéricos estaban estandarizados de alguna manera (porque son muy comunes).

De todos modos, acepté esta realidad de los estándares caóticos y entiendo que tenía que elegir un estándar para trabajar con mí. Elijo IPC ya que es, con mucho, el más utilizado en la industria.

Mi software CAD (Autodesk Eagle) ofrece un generador de paquetes muy práctico que satisface las normas IPC. Genera un patrón de tierra y un modelo 3D de un paquete deseado que cumple con IPC.

Sin embargo, ahora me enfrento a un dilema. Descubrí que no solo no existe un "estándar 0603" (que resolveré si me apego a un estándar), sino que aparentemente, incluso, un "estándar LQFP48", por ejemplo, no existe.

Por ejemplo: tome los siguientes componentes de Microchip , de TI , de STM ; Todos tienen un paquete LQFP48 con el mismo tamaño de caja y parche.

Sin embargo, las tres hojas de datos especifican un patrón de tierra ligeramente diferente para lo que pensé que era exactamente el mismo LQFP48. La diferencia es sutil y solo afecta la extensión (longitud) de la almohadilla y el ancho de la almohadilla (0,25 - 0,27 - 0,30 respectivamente), ¡pero está ahí!

Entonces, ¿cuál es la regla general ahora? ¿Qué elegirían los experimentados diseñadores de PCB si estos componentes tuvieran el mismo diseño?

opción 1: Usar 3x un patrón de tierra diferente para lo que en realidad se describe como el mismo esquema del paquete.

opción 2: Use el LQFP48 * compatible con IPC-7351 para los tres.

* en términos de IPC esto sería: QFP50P900X900X160-48

Dado que las diferencias son tan sutiles, sé que ambas opciones probablemente saldrían bien, pero ¿cuál es la regla general aquí? ¿Qué es 'buena práctica'?

¡Muchas gracias!

En mi experiencia, puede cumplir con los estándares de IPC, que por cierto también sugieren tres huellas diferentes para cada parte: Menos, Más y Nominal. Depende de usted cuál seleccionar, dependiendo principalmente del proceso de fabricación. En la mayoría de los casos, utilizará los tamaños de almohadilla nominales.

En términos generales, la huella sugerida por los fabricantes en la hoja de datos es simplemente lo que han utilizado para diseñar los kits de evaluación y funcionó bien para el proceso que utilizaron; Puedo decirte esto, porque solía trabajar para una de las grandes compañías de semiconductores, y esto es lo que sucedió. Las huellas generalmente se derivaron de los estándares IPC, que siempre deberían ser su referencia, a menos que sea una parte completamente no estándar.

Cuando se trata de la producción en masa, pasará por suficientes revisiones de PCB para optimizar la huella, y en ese punto, el fabricante / ensamblador de PCB se hará cargo y modificará los patrones de terreno para que coincidan con su proceso de fabricación, y garantizará un buen rendimiento.

La huella correcta para usar en un terreno componente es 'una que funciona'.

Esto no es tan voluble como parece.

¿Qué tiene que hacer un patrón de tierra para 'trabajar'?

a) debe conectar cada pata del componente a su almohadilla
b) no debe conectarlo a las almohadillas adyacentes
c) debe tirar del componente para alinearlo correctamente cuando la soldadura es líquida
d) debe ser inspeccionable visualmente

En conjunto, significa que las tierras deben ser al menos tan grandes como el plomo, pero no demasiado juntas. Hay una latitud considerable en cuanto a cuánto más grandes pueden ser las tierras. Es esta amplia latitud la que permite que haya múltiples diseños.

Una tierra que es mucho más grande satisfará (a) y (d), pero podría atascarse entre las tierras, por lo que caerá en (b).

El hecho de que una huella particular sea soldable sin tener conectividad entre tierras depende en gran medida del proceso que utilice el ensamblador de la placa y, en cierta medida, de la capacidad térmica y la precisión de posicionamiento del cable del componente. Si diferentes fabricantes usan diferentes procesos de ensamblador para refinar la huella, no es sorprendente que puedan terminar con tamaños de almohadilla ligeramente diferentes.

Lo que es sorprendente es que el proceso funciona tan bien y tan a menudo como lo hace.

Un ejemplo de ello. Una vez estaba usando un diodo empaquetado 0402, y el fabricante apuntaba a tableros muy pequeños, de muy alta densidad de empaque. Como resultado, especificaron un patrón de tierra que tenía áreas de cobre exactamente del mismo tamaño que las almohadillas componentes. Esto dio como resultado un pequeño volumen de soldadura sin filetes laterales o de punta, que nuestro proceso de reflujo interno particular a menudo no pudo ensamblarse correctamente. Tuve que luchar contra nuestro reaccionario gerente de producción y su política de huella 'siempre use la recomendación del fabricante' para usar tierras que fueran más grandes y más adecuadas para nuestro proceso de soldadura. Una vez que tuvimos más soldadura y filetes, el rendimiento volvió al 100%. Es probable que si estuviéramos usando una plantilla de pasta de soldadura más gruesa, habría soldado bien, pero eso habría sido inapropiado para nuestros otros componentes con sus tierras más generosas.