Если вы проектируете панель сами, то можно ограничиться тремя реперами на техполях. Но около крупных BGA и сокетов хорошо бы иметь несколько реперов по диагонали.
Можно, конечно, отдать эту задачу на откуп заводу по производству досок, но тогда нужно запрашивать прод гербера и проверять, что завод не забыл добавить реперы. В целом, подтверждение прод герберов от завода перед запуском плат в производство — отличная практика, и за нее стоит побороться.
История про соответствие нозлов габаритам, форме и размерам компонентов немного выходит за рамки статьи. В остальном все так: технолог-специалист не будет брать одним нозлом 0402, tant_C и BGA. Но это все же подготовка к производству — едва ли тополог на это повлияет.
Несколько лет назад он ужесточился: если ранее допустимая норма наличия серебра была 3,4%, то сейчас особыми требованиями по учету, перевозке и т.д. облагаются материалы, где процент серебра составляет выше 2%.
Изначально писали для тех, кому тема довольно близка, но подумаем насчет материалов с более низким порогом входа. А какие именно термины и жаргонизмы вы бы выделили?
Кстати, подписывайтесь на Telegram-канал «Истового инженера» — там иногда анонсируем более «научно-популярные» тексты: https://t.me/+JzjJnkDuxW1lMDRi
Сразу уточним, что в тексте описываются не столько практики, используемые именно у нас в компании, сколько общие рекомендации, применимые для отрасли.
Действительно, современные печи позволяют плавнее выставить термопрофиль за счет большего количества зон. Но такие печи есть далеко не у всех, да и умение работать с термопрофилем — нелишнее для инженера. Кроме того, есть ПУ, которые должны быть запаяны в азоте, а последний как раз способствует появлению «надгробного камня».
Про упомянутое вами серебро — в точку. SAC305 — один из лучших припоев. Но для его использования в РФ необходимо разрешение, так как содержание серебра в нем — больше 2%. А SAC105 имеет и большую температуру плавления, и меньший интервал, как вы сказали, «полужидкого» состояния.
По поводу соединения напрямую для цепей питания, без термобарьеров. Конечно, в приоритете токовые нагрузки и SI. Но все же важно избегать моментов, когда один пад напрямую на полигоне, а к другому подходит линия 0.1 мм.
Зависит от задачи: в байтодробилках C++ весьма ограниченный из-за суровых ограничений по времени, там развернуться негде. Даже память аллоцировать некогда, соответственно никаких структур данных из стандартной библиотеки там не применить. В остальных областях проще, там полноценный С++20, а кое-где и шаблонное метапрограммирование встретить можно.
Добрый день! Добавляем комментарий от автора статьи.
1. Зарубежные заводы корректно работают с препрегами до 2,5 мил на внешнем слое.
На внутренних слоях все зависит от процента заполнения слоев медью. Если прессуются через препрег два слоя, заполненных полигонами (с высоким процентом заполнения медью), то можно использовать препреги 0,1-0,075 мм, если же это сигнальные слои с заполнением медью на 10-15%, то может возникнуть проблема «истощения препрега», если RC у препрега был невысоким. То есть его просто не хватит на заполнение вытравленных зазоров. В таком случае это может привести к расслоению ПП.
Также надо понимать, что спрессовать через препрег 0,075 мм два слоя с 18 мкм не вызовет проблем, но если слои меди будут толщиной 35 мкм, то это будет уже невозможно. Я бы сказал, что через 100 мкм препрег зарубежные заводы смогут спрессовать 18 мкм слои в любом случае, 35 мкм слои только с заполнением меди от 40%. В принципе, при хорошем балансе меди этого можно достигнуть и на сигнальных слоях. Но надо помнить, что добавляя баланс меди, нужно следить не только за итоговым процентом меди на слое, но и за равномерностью её внутри каждого слоя, чтобы усадки при прессовании в плоскости xOy были хотя бы линейными вдоль каждой оси: Ox, Oy.
2. >в неудачных случаях соседствовать могут, например низковольтное питание и полигон внешних +12 или 24в.
Данную проверку завод не будет производить. Если в RnD ошиблись, но это не противоречит производственным нормам, то вам произведут плату с этой ошибкой. Поэтому хорошо бы перед запуском печатной платы в производство делать CrossCheck с помощью другого тополога и/или руководителя проекта. Штатный технолог вряд ли найдет эту ошибку (по той же причине, что и завод).
Добрый день! Добавляем комментарий от автора статьи. Хорошо бы при заказе печатной платы сделать отсылки к стандартам IPC классам. Проверьте стандарт IPC-6012 — четко прописаны толщины и подслоя никеля и золота для ENIG и Hard Gold для каждого класса.
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей: Наиболее правильным будет обратиться к теме surface finish tarnish/corrosion resistance: документов и исследований на эту тему достаточно много (пример).
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей:
У стеклоткани текстолита и препрега есть нити основы и при прессовании их направление в обязательном порядке должно совпадать. Нарезка материала под углом вызывает его перерасход и сложности в контроле ориентации материала. В тексте речь шла непосредственно о расположении платы под углом на заводской панели как одном из вариантов.
А поворачивать плату на заготовке, вообще говоря, можно на любой угол, в том числе не кратный 45° — ни трассы, ни пады, ни полигоны от этого никак не пострадают. При этом нет особой оглядки даже на стек платы: «крутить» можно и асимметричные стеки, которые сами по себе часто явление в RF. В практическом же смысле нужно конкретное значение для угла поворота, которое бы отвечало критериям необходимости и достаточно с точки зрения SI (т.е. отсылка к упомянутой технике fiber weave effect mitigation), так и с точки зрения DFM (максимально эффективное использование площади заготовки) — в этом смысле диапазон 11-13⁰ вполне подходит.
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей:
Надёжность складывается из многих факторов. На упомянутом примере можно сразу отметить следующее.
а) Процентное заполнение меди на слоях, а значит и величина усадки препрега при прессовании — важно отсутствие т.н. resin starvation, когда смолы недостаточно и образуются пустоты. Есть довольно простые формулы для оценки как усадки, так и необходимого заполнения (см. картинку), однако нужно понимать, что всё это применимо в первую очередь к общей заготовке с платами (в общем случае везде должно быть одинаковое и однородное заполнение), а с ростом толщины меди нужно переходить к т.н. эффективному заполнению, которое учитывает больше переменных, например подтрав (разное количество свободного пространства при прямоугольном и трапециевидном профиле проводников) и ожидаемые деформации диэлектрика (для очень толстой меди, например embedded copper bus применяют другие технологии изготовления плат).
б) Стабильность конструкции с точки зрения SI. Одной из самых распространенных ошибок является создание таких конфигураций опорных слоев внутри платы, когда ближайшей стабильной опорой является препрег/препреги, а не ядро. При этом для случая с сопоставимыми толщинами ядер и препрегов часто упускается контроль за усадкой (а значит, и реальным расстоянием до нужной опоры), что значимо меняет наиболее важные параметры линии передач — импеданс и потери.
В этом смысле SI и DFM аспекты должны быть оценены сразу на старте проектирования на предмет конфликтов с друг другом: в исследуемом контексте, с точки зрения SI пунктов а) и б) во многом достаточно для большинства плат, но с точки зрения DFM важных переменных гораздо больше — и некоторые из них уже приведены в статье.
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей:
Если всё сделано правильно, то ничего никуда не растет — проблема хорошо изучена, как и, собственно, комплекс мероприятий по ее предотвращению. Другой вопрос, что эти мероприятия должны быть осуществлены как со стороны проектирования, так и изготовления. С точки зрения проектирования подходы к задаче достаточно прямолинейны (кроме, конечно, случаев «на пределе возможного») и легко контролируются. Но если мы говорим про производство, залог успеха не только в качестве и свойствах материалов, но прежде всего в культуре производства. Это, например, обработка отверстий (как само сверление и пост-обработка, так и любые дальнейшие операции вроде заполнения специальным составом после backdrill) и остаточные загрязнения, включая «общие» погрешности изготовления — т.е. в итоге само качество платы в целом, включая предсказуемость и повторяемость.
Поскольку в общем случае CAF сам по себе может проявиться где угодно в произвольном проекте, включая область между переходными отверстиями, трассами (притом на разных слоях, включая внешние, — см. картинку), то красивых круглых чисел, которые можно было бы охарактеризовать как 100% триггер проблемы попросту нет — гораздо важнее избегать проблемы известными методами.
2. Мы отдаем приоритет оставить +50 мкм, но сделать мостик тоньше.
Причины:
- Возможно использование этого же компонента на досках с зеленой маской — а там 0,1 мм это рабочий параметр.
- Можно корректно контролировать зазор от вскрытия маски до соседней цепи (от 50 мкм). В случае, если мы вскрытие уменьшали, то приходится это учитывать, локально увеличивая допустимый параметр, это лишние настройки в констрейн менеджере, да и забыть об этом легко.
- Если завод уверен в совмещении маски, то он сам уменьшит отступ до 25-35мкм, тем самым делая мостик толще.
3. SI немного не моя сфера. Лично я не думаю, что форма баланса меди будет влиять на SI. Тут скорее чем больше зазор до него, тем влияние меньше. А круги это или квадратики, не важно. Баланс меди, добавленный отдельными элементами/апертурами/Flash будет меньше влиять, чем залитый вокруг полигон, повешенный на землю.
1. Когда вы отдаете gerber-файлы на завод, фаб сначала готовит их к производству, т.е. они не запускают именно ваши оригинальные gerber-файлы. Один из этапов подготовки к производству – учёт фактора травления – т.е. линии делают чуть толще, учитывая этот фактор, соответственно зазоры в парах и/или шинах становятся меньше.
2. В своих библиотеках мы делаем вскрытие маски +50 мкм на каждую сторону (+100 мкм на габарит). Это нормально работает до шага 0,4 мм включительно. Если меньше, то можем свалиться до 35-45 мкм на сторону, но надо сразу понимать, что это уже не на каждый завод. Вообще сейчас большинство заводов корректируют маску сами: дают +50 мкм на каждую сторону и +25 мкм в области коннекта (где линия в пад заходит).
Из неприятного, такой подход не очень бьется, если вы сажаете элементы без термобарьеров, т.е. в реальности вы получаете пад в габарит маски, а не в габарит пада. Но для крупных компонентов это не критично, а мелочь можно отдельно оговорить с заводом. Также можно обратить на это внимание технолога, который будет готовить трафарет для смт монтажа, чтоб он чуть скорректировал пасту на таких падах.
3. Баланс меди. Тут я привел одно из типовых решений завода, с которыми работали. Остальные заводы против не были и вопросов по такому балансу не было. Общий принцип: зазоры до баланса должны быть явно больше, чем те, что в топологии. Т.е. ни одна плата не должна уйти в брак из-за того, что не вытравился зазор между линией и балансом.
Да, поехало несколько отступов) Спасибо за внимательность! Поправили
К сожалению, подсветки кода на С на Хабре нет, поэтому без неё( Сами были удивлены.
Спасибо, что заметили — это опечатка, на самом речь шла о массиве указателей.
Используем CAM 350, Genesis, InCAM. САМ-реакторы предпочтительнее CAD.
Действительно, метод разделения на партиции можно выбрать другой — через тот же btrfs. Но существенных преимуществ именно в этом способе не видим.
Если вы проектируете панель сами, то можно ограничиться тремя реперами на техполях. Но около крупных BGA и сокетов хорошо бы иметь несколько реперов по диагонали.
Можно, конечно, отдать эту задачу на откуп заводу по производству досок, но тогда нужно запрашивать прод гербера и проверять, что завод не забыл добавить реперы. В целом, подтверждение прод герберов от завода перед запуском плат в производство — отличная практика, и за нее стоит побороться.
История про соответствие нозлов габаритам, форме и размерам компонентов немного выходит за рамки статьи. В остальном все так: технолог-специалист не будет брать одним нозлом 0402, tant_C и BGA. Но это все же подготовка к производству — едва ли тополог на это повлияет.
Спасибо за интерес к статье) Переводить на английский язык не планируем.
Существует федеральный закон «О драгоценных металлах и драгоценных камнях» — вот исходник: http://pravo.gov.ru/proxy/ips/?docbody=&nd=102052228
Несколько лет назад он ужесточился: если ранее допустимая норма наличия серебра была 3,4%, то сейчас особыми требованиями по учету, перевозке и т.д. облагаются материалы, где процент серебра составляет выше 2%.
В предлагаемом свинцовом припое как раз 2% серебра, что приемлемо с точки зрения законодательства РФ.
Все же не рекомендуется паять современные БГА-микросхемы свинцовым припоем из-за лишних интерметалидов: припой — свинцовый, шарик БГА — без свинца.
Спасибо! Рады, что текст понравился.
Изначально писали для тех, кому тема довольно близка, но подумаем насчет материалов с более низким порогом входа. А какие именно термины и жаргонизмы вы бы выделили?
Кстати, подписывайтесь на Telegram-канал «Истового инженера» — там иногда анонсируем более «научно-популярные» тексты: https://t.me/+JzjJnkDuxW1lMDRi
Сразу уточним, что в тексте описываются не столько практики, используемые именно у нас в компании, сколько общие рекомендации, применимые для отрасли.
Действительно, современные печи позволяют плавнее выставить термопрофиль за счет большего количества зон. Но такие печи есть далеко не у всех, да и умение работать с термопрофилем — нелишнее для инженера. Кроме того, есть ПУ, которые должны быть запаяны в азоте, а последний как раз способствует появлению «надгробного камня».
Про упомянутое вами серебро — в точку. SAC305 — один из лучших припоев. Но для его использования в РФ необходимо разрешение, так как содержание серебра в нем — больше 2%. А SAC105 имеет и большую температуру плавления, и меньший интервал, как вы сказали, «полужидкого» состояния.
По поводу соединения напрямую для цепей питания, без термобарьеров. Конечно, в приоритете токовые нагрузки и SI. Но все же важно избегать моментов, когда один пад напрямую на полигоне, а к другому подходит линия 0.1 мм.
Ответ автора:
Зависит от задачи: в байтодробилках C++ весьма ограниченный из-за суровых ограничений по времени, там развернуться негде. Даже память аллоцировать некогда, соответственно никаких структур данных из стандартной библиотеки там не применить. В остальных областях проще, там полноценный С++20, а кое-где и шаблонное метапрограммирование встретить можно.
Добрый день! Добавляем комментарий от автора статьи.
1. Зарубежные заводы корректно работают с препрегами до 2,5 мил на внешнем слое.
На внутренних слоях все зависит от процента заполнения слоев медью. Если прессуются через препрег два слоя, заполненных полигонами (с высоким процентом заполнения медью), то можно использовать препреги 0,1-0,075 мм, если же это сигнальные слои с заполнением медью на 10-15%, то может возникнуть проблема «истощения препрега», если RC у препрега был невысоким. То есть его просто не хватит на заполнение вытравленных зазоров. В таком случае это может привести к расслоению ПП.
Также надо понимать, что спрессовать через препрег 0,075 мм два слоя с 18 мкм не вызовет проблем, но если слои меди будут толщиной 35 мкм, то это будет уже невозможно. Я бы сказал, что через 100 мкм препрег зарубежные заводы смогут спрессовать 18 мкм слои в любом случае, 35 мкм слои только с заполнением меди от 40%. В принципе, при хорошем балансе меди этого можно достигнуть и на сигнальных слоях. Но надо помнить, что добавляя баланс меди, нужно следить не только за итоговым процентом меди на слое, но и за равномерностью её внутри каждого слоя, чтобы усадки при прессовании в плоскости xOy были хотя бы линейными вдоль каждой оси: Ox, Oy.
2. >в неудачных случаях соседствовать могут, например низковольтное питание и полигон внешних +12 или 24в.
Данную проверку завод не будет производить. Если в RnD ошиблись, но это не противоречит производственным нормам, то вам произведут плату с этой ошибкой. Поэтому хорошо бы перед запуском печатной платы в производство делать CrossCheck с помощью другого тополога и/или руководителя проекта. Штатный технолог вряд ли найдет эту ошибку (по той же причине, что и завод).
Добрый день! Добавляем комментарий от автора статьи.
Хорошо бы при заказе печатной платы сделать отсылки к стандартам IPC классам.
Проверьте стандарт IPC-6012 — четко прописаны толщины и подслоя никеля и золота для ENIG и Hard Gold для каждого класса.
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей:
Наиболее правильным будет обратиться к теме surface finish tarnish/corrosion resistance: документов и исследований на эту тему достаточно много (пример).
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей:
У стеклоткани текстолита и препрега есть нити основы и при прессовании их направление в обязательном порядке должно совпадать. Нарезка материала под углом вызывает его перерасход и сложности в контроле ориентации материала.
В тексте речь шла непосредственно о расположении платы под углом на заводской панели как одном из вариантов.
А поворачивать плату на заготовке, вообще говоря, можно на любой угол, в том числе не кратный 45° — ни трассы, ни пады, ни полигоны от этого никак не пострадают. При этом нет особой оглядки даже на стек платы: «крутить» можно и асимметричные стеки, которые сами по себе часто явление в RF. В практическом же смысле нужно конкретное значение для угла поворота, которое бы отвечало критериям необходимости и достаточно с точки зрения SI (т.е. отсылка к упомянутой технике fiber weave effect mitigation), так и с точки зрения DFM (максимально эффективное использование площади заготовки) — в этом смысле диапазон 11-13⁰ вполне подходит.
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей:
Надёжность складывается из многих факторов. На упомянутом примере можно сразу отметить следующее.
а) Процентное заполнение меди на слоях, а значит и величина усадки препрега при прессовании — важно отсутствие т.н. resin starvation, когда смолы недостаточно и образуются пустоты. Есть довольно простые формулы для оценки как усадки, так и необходимого заполнения (см. картинку), однако нужно понимать, что всё это применимо в первую очередь к общей заготовке с платами (в общем случае везде должно быть одинаковое и однородное заполнение), а с ростом толщины меди нужно переходить к т.н. эффективному заполнению, которое учитывает больше переменных, например подтрав (разное количество свободного пространства при прямоугольном и трапециевидном профиле проводников) и ожидаемые деформации диэлектрика (для очень толстой меди, например embedded copper bus применяют другие технологии изготовления плат).
б) Стабильность конструкции с точки зрения SI. Одной из самых распространенных ошибок является создание таких конфигураций опорных слоев внутри платы, когда ближайшей стабильной опорой является препрег/препреги, а не ядро. При этом для случая с сопоставимыми толщинами ядер и препрегов часто упускается контроль за усадкой (а значит, и реальным расстоянием до нужной опоры), что значимо меняет наиболее важные параметры линии передач — импеданс и потери.
В этом смысле SI и DFM аспекты должны быть оценены сразу на старте проектирования на предмет конфликтов с друг другом: в исследуемом контексте, с точки зрения SI пунктов а) и б) во многом достаточно для большинства плат, но с точки зрения DFM важных переменных гораздо больше — и некоторые из них уже приведены в статье.
Отвечают наши коллеги из департамента проектирования электронных модулей:
Если всё сделано правильно, то ничего никуда не растет — проблема хорошо изучена, как и, собственно, комплекс мероприятий по ее предотвращению. Другой вопрос, что эти мероприятия должны быть осуществлены как со стороны проектирования, так и изготовления. С точки зрения проектирования подходы к задаче достаточно прямолинейны (кроме, конечно, случаев «на пределе возможного») и легко контролируются. Но если мы говорим про производство, залог успеха не только в качестве и свойствах материалов, но прежде всего в культуре производства. Это, например, обработка отверстий (как само сверление и пост-обработка, так и любые дальнейшие операции вроде заполнения специальным составом после backdrill) и остаточные загрязнения, включая «общие» погрешности изготовления — т.е. в итоге само качество платы в целом, включая предсказуемость и повторяемость.
Поскольку в общем случае CAF сам по себе может проявиться где угодно в произвольном проекте, включая область между переходными отверстиями, трассами (притом на разных слоях, включая внешние, — см. картинку), то красивых круглых чисел, которые можно было бы охарактеризовать как 100% триггер проблемы попросту нет — гораздо важнее избегать проблемы известными методами.
От автора:
2. Мы отдаем приоритет оставить +50 мкм, но сделать мостик тоньше.
Причины:
- Возможно использование этого же компонента на досках с зеленой маской — а там 0,1 мм это рабочий параметр.
- Можно корректно контролировать зазор от вскрытия маски до соседней цепи (от 50 мкм). В случае, если мы вскрытие уменьшали, то приходится это учитывать, локально увеличивая допустимый параметр, это лишние настройки в констрейн менеджере, да и забыть об этом легко.
- Если завод уверен в совмещении маски, то он сам уменьшит отступ до 25-35мкм, тем самым делая мостик толще.
3. SI немного не моя сфера. Лично я не думаю, что форма баланса меди будет влиять на SI. Тут скорее чем больше зазор до него, тем влияние меньше. А круги это или квадратики, не важно. Баланс меди, добавленный отдельными элементами/апертурами/Flash будет меньше влиять, чем залитый вокруг полигон, повешенный на землю.
От автора:
1. Когда вы отдаете gerber-файлы на завод, фаб сначала готовит их к производству, т.е. они не запускают именно ваши оригинальные gerber-файлы. Один из этапов подготовки к производству – учёт фактора травления – т.е. линии делают чуть толще, учитывая этот фактор, соответственно зазоры в парах и/или шинах становятся меньше.
2. В своих библиотеках мы делаем вскрытие маски +50 мкм на каждую сторону (+100 мкм на габарит). Это нормально работает до шага 0,4 мм включительно.
Если меньше, то можем свалиться до 35-45 мкм на сторону, но надо сразу понимать, что это уже не на каждый завод.
Вообще сейчас большинство заводов корректируют маску сами: дают +50 мкм на каждую сторону и +25 мкм в области коннекта (где линия в пад заходит).
Из неприятного, такой подход не очень бьется, если вы сажаете элементы без термобарьеров, т.е. в реальности вы получаете пад в габарит маски, а не в габарит пада. Но для крупных компонентов это не критично, а мелочь можно отдельно оговорить с заводом. Также можно обратить на это внимание технолога, который будет готовить трафарет для смт монтажа, чтоб он чуть скорректировал пасту на таких падах.
3. Баланс меди. Тут я привел одно из типовых решений завода, с которыми работали. Остальные заводы против не были и вопросов по такому балансу не было. Общий принцип: зазоры до баланса должны быть явно больше, чем те, что в топологии. Т.е. ни одна плата не должна уйти в брак из-за того, что не вытравился зазор между линией и балансом.