Osazování desek plošných spojů

Osazování desek plošných spojů SMT Technologie povrchové montáže BGA Ball Grid Array HDI High Density Interconnect Chip Bonding

Surface Mounted Technology SMT (Surface Mounted Technology) = technologie povrchové montáže. SMD (Surface Mounted Devices) = součástky pro povrchovou montáž. Zmenšení rozměru a hmotnosti desky s plošnými spoji. Zmenšení počtu prokovených děr pájecích plošek. Vyšší pracovní frekvence (kratší přívody součástek a vzdálenosti vůbec). Snadné osazování desek pomocí automatů. Vyšší spolehlivost, nižší cena osazené desky.

Data pro automatizované osazování BOM (Bill Of Materials) materiálová rozpiska ALARM revb Item Quantity VALUE Value2 Specification Supplier Order_code PCB Footprint Reference 1 24 100n X7R_10%_16V C_0402 s_0402 C1,C2,C3,C5,C7,C9,C11,C28,C29,C32 2 19 1n C_0402 s_0402 C4,C6,C8,C10,C75,C362,C364,C410,C413 3 2 22p NPO_5%_50V C_0402 s_0402 C309,C310 4 1 neosazovat C_0805 s_0805 C580 5 1 15n X7R_10%_25V C_0402 s_0402 C622 6 3 STPS2L40U D_SMB TME STPS2L40U s_smb D11,D25,D39 7 1 DFLS240L D_PowerDi123 farnell 1713897 s_diode_mini D31 8 1 MOLEX - 87832-1421 SMD_konektor farnell 1654554 s_header07x2_rm_7874 J5 9 9 BNC_5413558-1 TH_BNC_R_A RS-components 713-0805P t_bnc_pcb_horizontal_2_rf J16,J18,J20,J22,J25,J26,J29,J31,J34 10 16 1k R_0603 s_0603 R1,R2,R3,R4,R27,R35,R39,R40,R44,R60,R89 11 7 10k R_0603 s_0603 R26,R313,R314,R320,R324,R325,R326,R330,R331 12 1 9.76k 1% R_0603 s_0603 R172 13 4 terc_pro_automat NZ_automat s_target_c_040 TRG1,TRG2,TRG3,TRG4 14 4 terc_pro_pastu NZ_pasta s_target_r_040 TRG5,TRG6,TRG7,TRG8 15 2 ADM3222ARSZ SSOP20 farnell 1438721 s_ssop20_rm256_310 U1,U2 16 1 SN74CB3T1G125DBVR SOT23-5 digikey 296-19150-1-ND s_sot_5_110 U42 17 2 SN74LVC1G08DBVR SOT23-5 farnell 1287593 s_sot_5_110 U44,U49 18 2 TPS74401RGWT QFN20 farnell 1564916 s_qfn20_ppad_reflow U45,U47 19 1 74V1G04 SOT23-5 s_sot_5_110 U50 20 1 74LVC07 TSSOP14 s_tssop14 U83 CHYBY ř.2 není upřesněno napětí, dielektrikum, tolerance kapacity ř.10,11 není upřesněna tolerance odporu ř.19,20 chybí písmenka na konci VALUE = není jasné pouzdro, teplotní rozsah, balení...

Data pro automatizované osazování Data pro automat osazování SMD REFDES COMP_VALUE SYM_NAME SYM_CENTER_X SYM_CENTER_Y SYM_ROTATE SYM_MIRROR C1 100n 402 1783-1483 0 YES C10 1n 402 2227-986 270 YES C102 4.7u 603 635 575 180 NO C103 4.7u 603 140 675 0 NO C112 100n 402 1593 979 90 YES C113 100n 402 1633 979 90 YES C116 4.7u 603 635 945 180 NO C117 4.7u 603 140 1045 0 NO C118 100n 402 4499 1757 180 YES C12 470n 603 445 3039 0 YES Q23 IRLML2402 SOT23 2614.5-3597 90 YES Q24 IRLML2402 SOT23 2475.5-3597 90 YES Q25 IRLML2402 SOT23 3020.5-3596 90 YES Q8 BC807-25 SOT23 149 2750.5 0 YES Q9 BC807-25 SOT23 152 2375.5 0 YES R1 1k 603 5188 3618 270 YES R10 150 603 154 2489 180 YES R100 1k 603 4446-463 90 NO R101 1k 603 4699 2017 0 NO R120 49.9/1% 603 635 1730 180 NO R121 49.9/1% 603 635 1580 180 NO R122 75 603 265 1705 90 NO R124 1k 603 1577 1292 90 NO TRG1 terc_pro_automat TARGET_C_040 137 4665 0 NO TRG2 terc_pro_automat TARGET_C_040 5174-3634 180 NO TRG3 terc_pro_automat TARGET_C_040 137 4665 0 YES TRG4 terc_pro_automat TARGET_C_040 5174-3634 180 YES TRG5 terc_pro_pastu TARGET_R_040 137 4765 0 NO TRG6 terc_pro_pastu TARGET_R_040 5074-3634 180 NO TRG7 terc_pro_pastu TARGET_R_040 137 4765 0 YES TRG8 terc_pro_pastu TARGET_R_040 5074-3634 180 YES U1 ADM3222ARSZ SSOP20_RM256_310 3959-3077.84 180 NO U12 GS2978 QFN16_4X4MM_PPAD 425 568.4 180 NO U14 GS2978 QFN16_4X4MM_PPAD 425 938.4 180 NO U42 SN74CB3T1G125DBVR SOT_5_110 4618 764 0 YES U44 SN74LVC1G08DBVR SOT_5_110 490.5-2392 90 YES U45 TPS74401RGWT QFN20_PPAD 4753 76 270 NO U47 TPS74401RGWT QFN20_PPAD 4032 56 270 NO U49 SN74LVC1G08DBVR SOT_5_110 490.5-2182 90 YES

Surface Mounted Technology Pájení vlnou Pájení přetavením Šablona pro lepidlo Větší pájecí plošky Stínový efekt Záchytné plošky Šablona pro pastu Malé plošky Swimming & Manhattan effect

Jednostranná smíšená montáž Dvoustranná SMD i klasika TOP SMD BOT, klasika TOP SMD TOP i BOT, klasika TOP

Surface Mounted Technology Nutné správně definovat: Pájecí plošky Nepájivou masku Plochu pro nanesení pájecí pasty Místo pro lepidlo Referenční bod Plochu vymezující obrys součástky

Pájení přetavením

Pájení vlnou

Selektivní vlna

Selektivní vlna 1..3mm*) 4..7mm*) V okolí TH pinů nesmí být žádné SMD součástky *) rozměry jsou orientační, závisejí na konkrétním typu selektivní vlny

BGA = Ball Grid Array Symetrický odvod tepla Polohovací značky TOP Blokovací kondenzátory v kříži BOTTOM

Package pad that is larger than the PCB land. In this case, the solder ball is prone to crack prematurely at the PCB interface. The PCB land is larger than the package pad, which leads to cracks at the package surface. If the ratio is almost 1:1, the stresses are equalized and neither site is more usceptible to cracking than the other. This is the preferred design.

Design s BGA SMD vs. NSMD

Design s BGA SMD vs. NSMD

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA, 6-vrstvá deska TOP BGA, Signal In2 plocha GND In3 Signal Cu symetrie In4 Signal In5 plocha PWR BOT CAP, pomocné spoje

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA, 6-vrstvá deska 39.37 24 18.5 20 10 6 39.37 7.4 6.6 55.68 6

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA TOP spoje z prvních dvou řad 24 39.37 18.5 39.37 20 10 7.4 6 55.68

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA In2 GND plocha

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA In3 spoje z 3. a 4. řady 20 10 39.37 55.68 6.6 6

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA In4 spoje z 5. řady 20 10 39.37 6.6 6 55.68

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA In5 PWR plocha

BGA = Ball Grid Array Příklad pro 1mm BGA BOTTOM blokování napájení, pomocné spoje

Příklad pro 0,8 mm BGA, 6 vrstvá deska 31.5 22 16 18 10 4 31.5 5.75 4.75 44.55 4

BGA doporučené rozměry

BGA doporučené rozměry

BGA doporučené rozměry

BGA doporučené rozměry

Příklad pro 0,5 mm BGA, málo zapojených pinů BGA pad 250 um Solder Mask pad 320um Neck Route 80um Std. Route 125um Isol. 80um Via Pad 450um, Drl 250um Copper Plane!!!

Příklad pro 0,5 mm BGA, málo zapojených pinů II. BGA pad 250/320 um Neck Route/Isol 80/80um Small Via 500um/250um Std. Route/Isol 200/200um Std. Via 800um/400um Copper plane!!!

BGA doporučené rozměry

Příklad pro 0,4 mm BGA BGA pad 310/250 um (SMDef) Route/Isol 75/75um 1-2 Microvia 300um/100um 2-3 Microvia 300um/100um TH Via 500um/250um Navádění Solder Mask!!!

Příklad pro 0,4 mm BGA TOP TOP + IN2 TOP + IN3

Příklad pro 0,4 mm BGA

Příklad pro 0,4 mm BGA

Příklad pro 0,4 mm BGA

Příklad pro 0,4 mm BGA

Naváděcí značky v protilehlých rozích desky Pro automat (SMD) Pro pájecí pastu Pro automat (NSMD) Maska Cu NSMD SMD

Kontrolní značky v protilehlých rozích BGA BGA (SMD) BGA (NSMD) Maska Cu Cu

High Density Interconnect (HDI) Layer Stackup (4) Key: Core Prepreg Cu - foil HDI PCB 4ML Laser drilled HDI PCB 1-2-1

High Density Interconnect (HDI) Layer Stackup (6) Key: Core Prepreg Cu - foil HDI PCB 6ML Laser drilled HDI PCB 1 2 + 2 1 HDI PCB 1 4 1 HDI PCB 1 1 2 1 1 HDI PCB 1 1 2 1 1 HDI PCB 1 1 + 2 + 1 1

High Density Interconnect (HDI) Layer Stackup (8) Key: Core Prepreg Cu - foil HDI PCB 8ML Laser drilled HDI PCB 1 6 1 HDI PCB 1 1 2 2 1 1 HDI PCB 1 1 4 1 1 HDI PCB 1 1 2 2 1 1 HDI PCB 1 1 1 2 1 1 1

High Density Interconnect (HDI) Layer Stackup (16) 16 layer core laser structure: 1-1-1-1-2+2+2+2-1-1-1-1 Laser 1-2 Laser 2-3 Laser 3-4 Laser 4-5 Key: Core Prepreg Cu - foil Core 5-12 Laser 12-13 Laser 13-14 Laser 14-15 Laser 15-16

High Density Interconnect Copper Filled Micro Vias (HDI)

High Density Interconnect Příklad HDI návrhu s BGA 0,4mm TOP (HDI)

High Density Interconnect (HDI) Příklad HDI návrhu s BGA 0,4mm TOP+IN2 (IN1 je GND plocha)

High Density Interconnect Příklad HDI návrhu s BGA 0,4mm BOTTOM (HDI)

High Density Interconnect (HDI) Příklad HDI návrhu s BGA 0,4mm BOT + IN3 (IN4 je PWR plocha)

High Density Interconnect Příklad HDI návrhu s BGA 0,4mm TOP + BOTTOM (HDI)

High Density Interconnect (HDI) HDI s trochou nadsázky: Dohodnout technologii DPS a osazení Nastavit technologii v PCB designeru Začít uvažovat 3D Trošku více zoomnout

Chip bonding Al

Chip bonding Au

CHIP bonding vzdálenost padu na DPS od čipu: D = 1,5 * výška čipu

Osazování zdroje a literatura Záhlava, V. : Návrh a konstrukce desek plošných spojů, BEN, Praha 2011 Mitzner, K.: Complete PCB Design Using OrCAD Capture and PCB Editor, Elsevier, 2009 www.ti.com spraav1b.pdf, spraav2.pdf, www.we-online.com