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顧客向けのPCBLIB [フットプリント]

顧客の設計実績ごとに、そこで使用したPCBLIB内のフットプリントだけ顧客用にしたい場合が
あります。
顧客ABCでは、プリフィックスとしてフットプリントに「ABC-」をつけて管理するとします。

こういった要望をどう処理するか考えてみました。

基板設計時には自社のフットプリントをEXCELでリストアップするのでそれをWASISファイルのように
作成します。

Before:After
74HC04AF:ABC-74HC04AF




次にこれをAltium内でDelphiスクリプトでPCBLIBを処理すればいいのではないかと考えました。
複数のPCBLIBがある親フォルダを指定すれば検索は可能です。
つまり、PCBLIBを次々に開いてフットプリントを一つずつ検索して「74HC04AF」を探すという
意味です。

しかし、これまで作成したDelphiスクリプトは読むことが主で、書き込んだりするコマンドを
使用したことがありません。
色々調べたのですが、現状ではフットプリント名を差し替えて書き込むコマンドは見つかって
いません。


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Make LIB内の型番 [フットプリント]

パターン設計案件にてMake Libraryにて専用LIBが生成可能です。

その構成しているフットプリントの型番を調べるには下記の3種類があります。

1.その専用ライブラリファイルを開いて Report > Library list
 にてリスト化されるのでそれをコピペするなどで利用します。

2.パターン設計のファイルからフットプリントだけをBOMとして出力する。

3.IDFファイルを出力し、それからVBAなどで構成リストを生成する。

どの場合でもEXCELなどに貼り付けてソートしておくとわかりやすいでしょう。

なぜ型番を調べる必要があるかというとSTEPファイルを配置するスクリプトを利用するには
それを収集して事前に一箇所のフォルダに集めておく必要があるからです。

これがわかればVBAなどでPC内に既にあるSTEPファイルを検索してその存在の有無がわかり
またそれらを一箇所に集めることも可能です。


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HSOP-6 [フットプリント]

リコー製のAVRであるR1513にはHSOP-6Jという型番があります。
https://www.e-devices.ricoh.co.jp/ja/products/power/vr_ldo/r1513/

デバイスの中心部分の2Pと5Pのリード線が他のものとは異なり太くなりGND以外に放熱にも
寄与します。
このフットプリントに相当するデバイスはまだ一度も使用したことがありません。

ロームや東芝製のモータードライブなどではさらにピン数が多くて中心部分に同様のリード線が
太いこちらのようなものは実務で使用しています。

こちらのサンケンでは四隅のピンが太くなっています。

これらはどれも自社製のDelphiスクリプトでも対応しておらず作成できません。
3DPDFでもローム製のモータードライブ以外はSTEPファイルを作成していません。
当然ながら雛形も用意していません。

HSOP-6だけは雛形を準備しておく必要がありそうです。


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Exposed Die Pad Part.2 [フットプリント]

以前にも記事で触れたQFPなどにある「Exposed Die Pad」の話です。

この部分のクリーム半田の量が多いとデバイスが移動するという件です。
こちらの一番したの内容です。
https://www.p-ban.com/htmlmail_qanda/2014/08/#q4

弊社ではその部分にVIAを打つことが多いのでこういった対応はしていません。
(VIAの穴にクリーム半田が流れ込んで少なくなり相反するという意味です。)

EXT_PAD_DS.png

しかし、そういった対応がしたい場合を考えるとDelphiスクリプトなどでそれに対処した
フットプリントを作成できることを確認しました。

通常どおりにフットプリントを作成した後にその中心の「Exposed Die Pad」だけを
作成するスクリプトを実行すればいいでしょう。

「Exposed Die Pad」用のパッドの名前または番号とパッドサイズそして十字部分の
クリアランスを設定(または事前設定)しそれで計算した4つのフィルを配置すればいいでしょう。

使用頻度が増えたらスクリプトを作成するでしょう。


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フットプリントLIBの整理と把握 [フットプリント]

基板設計で必要なフットプリントは時間との戦いとなると雑になってしまう場合があります。
内容は正確でもアレンジした場合はフットプリントの命名の重複が気になるでしょう。

フットプリント作成画面でレポートファイルを出力してそれぞれのジャンルを集計すれば
把握できます。
弊社ではECXELのマクロで処理していますがフットプリントが50個以上に分けているので集計が
面倒で未使用です。
(集計専用のマクロではなくてある機能のマクロの一部分というのも使用しない理由です。)

代わりにDelphiスクリプトでPCBLIBの親ディレクトリを指定して数分で集計し
リスト化(データベース化)しています。
フットプリントは基板設計を終えるとどれかのフットプリント内の型番が増えてしまうので
後者の方が事前作業がなくて便利です。
何もしていない方が多いようで、その方のPCBLIBをチェックすると別のPCBLIBで重複しているものも
あったりします。

SCHに関してもSCHLIBの型番を集計してデータベース化する必要がありますが、こちらは使用頻度が
少ないので特に対策はしていません。


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SOTシリーズの種類 [フットプリント]

SOTはトランジスタの型番ですが、ダイオードのSODシリーズと似た型番もあります。
こちらもSW VBAでフォームを作成したいので寸法の平均値を事前に調べあげる必要があります。

SOT23
SOT23F
SOT323
SOT323F
SOT416
SOT523F

SOT723
SOT923

SOT523F_NQ.png
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SODシリーズの種類 [フットプリント]

SW VBAのSODシリーズの形状を作成するプログラムにてSOD***という名称を入れると
規定値(各社の平均値)を入れるように考えています。
その前にそのシリーズがどれぐらいあるかを調べる必要があります。
これぐらいの型番は事前に作成してテンプレートにしています。

SOD87
SOD106
SOD123
SOD123F
SOD323
SOD323F

SOD523
SOD723
SOD923

末尾のFはフラットなタイプを意味しています。
SOD523-923までは最初からフラットタイプなのでFはつけていません。
プログラム内で形状は4分類していますが、これまでの記事では一覧表示していなかったので
一覧にしてみました。
これで大体のものはカバーできるでしょう。

SOD_Type_X4.jpg

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ダイオードのDOシリーズの勘違い [フットプリント]

DO214AA、AB、ACやDO215AA、AB、ACなどの呼び名があります。
通常ならDO214、DO215の部分がサイズで曲げ方がAA、AB、ACなどの違いのように思います。

しかし、この命名ではAA、AB、ACが樹脂部分のサイズで、存在しているのは3種類だけのようです。
小さい順にAC、AA、ABとややこしい順番です。
ACはSOD106の樹脂ボディに相当するサイズです。

DO214がC-Bend Lead の曲げ方で、DO215がガルウィングで、フラットタイプはありません。
その時は覚えているのですが、別のシリーズを扱っているとついついこのことを忘れてしまいそうに
なります。

DO215AB.png

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SOT28 [フットプリント]

SOT23と同じ樹脂パッケージで5P、6Pのものは現実的で、SOT25やSOT26と呼ばれていますが
8PのSOT28はお見かけすることがほぼ無かったのでSTEPファイルは作成していませんでした。
しかし、ソリッドワークスでのデータ作りも終盤なのでこれも作成しておきました。

これまでの流れの延長なので左上が一番ではなくて左下が一番ピンで処理しています。
この型番だと2916(2915)の筈なのに2923(2.9mm x 2.3mm)のリードがガルウィングではなくて
フラットのものもあったりします。
(2個入りFETのパッケージの場合)

SOT28.png

また下記のようなパッケージもあるようで、SOT223-5とピッチは違っていて
1.524mmピッチの8ピンです。

SOT223-8


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フットプリントの元のPDFの管理 [フットプリント]

フットプリントを作成する時にメーカーから提供されている使用をダウンロードして
作成されるでしょう。

しかし、パソコンで閲覧したり印刷したりした場合も見直しに時間が掛かります。
弊社ではダウンロードしたPDFは編集可能なファイルの場合はなるべくページ数を減らして
1-2ページ程度にして一箇所に集めて管理しています。

3DCADで作成する場合はページを集めて一つのファイル(アドビでの呼び名はバインダー)に
しています。
パソコンでの閲覧が主で印刷はなるべくしない癖をつけないと紙が無駄になるでしょう。
私自身も以前は印刷して見ないと駄目だと感じていましたがパソコンでの閲覧も慣れると
問題なくなります。

それよりも、書類をズームしても問題ないようなパソコンの環境にすることが大事です。
はやりここでも縦置きのディスプレイの重要性を感じているところです。
できれば早く、2.5K以上のディスプレイにしたいものです。


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LCCタイプのチップLED [フットプリント]

LCCからの流れでLEDの形状という話になっています。
チップLEDの電極はLCCタイプのものが多いように感じます。
拡大した図によると半導体チップからパターンで引き回して外側の電極になっている
ように見えます。
またチップヒューズにもLCCタイプが多いです。

LCC_3216_LED.png

フットプリントとしてはLCCの端面スルーホールは特に気にならないでしょうが
3DCADでSTEPファイルを作成する場合は外観も同じにしておく必要があります。

色々なメーカーの資料から高さや樹脂部分の押し出し角度も規格化する必要が
ありました。
高さなどもサイズによってある程度は決まっているようで規格化するのは難しくありません。
表面実装部品では小さいサイズが多いのでそんなに種類はなくて3種類ぐらいでした。


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LCCパッケージ [フットプリント]

PLCCパッケージは有名ですが、これまであまりLCCには着目してきませんでした。
3DCADでのパッケージ形状の作成もほぼ終盤なのですがLCCにも着手しています。

かつてはソケットを使用していたことも多いのでしょうがこれほど表面実装が進むと
故障の少ないデバイスはソケットなしの直付けも多いでしょう。

LCC_Xtal_6p.png

通常はこちらを参考にしています。
しかし、こちらの下段の「Crystals and Oscillators」欄でもわかるように
水晶振動子では一般的な実装方法です。

http://www.topline.tv/lcc.html

LCCはインチ系の場合が多いようで、そのサイズの記載値の範囲が広くて中心値がはっきりせず
3DCADでの作図が難しいです。


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CSPパッケージ [フットプリント]

CSPは小さめのBGAと思いがちですが、実際は「Chip scale Packag」なので
チップサイズに近い表面実装部品ということになります。

現状ではBGA以上に小型化する方法がないからこういうことになるのでしょう。
アナログデバイス社のQNFに「LFCSP」というの呼び名が付けられていました。
LFはリード・フレームの略です。

パワーデバイスではピン数が少ない場合もあるのでチップサイズに近いデバイスと
なる場合があるでしょう。
(ピン数の少ないDFNなどの可能性もあります。)

LFCSP_16P_Rear.png

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DFNなどの1ピンの向き [フットプリント]

フットプリントの1ピンの場所を左下にするか左上にするかは通常はあまり関係ないの
かもしれません。
しかし、IDF経由で処理する場合は、フットプリントと3DCADデータの基準点や
向き(回転が0の時の作図向き)で差し替えるので重要です。

通常はメーカー指定のものに準拠する場合もありますが、使用頻度が高かったり
ほかと矛盾がある場合は悩みます。
弊社では、海外のこれまでの流れに準拠して、なるべく左上を1番にしています。

DFN_1P_Der.png

しかし、下記のデバイスでは、左下が1番の場合が多いです。
パワーFETなど広い放熱部分がある場合はICではなくてTRなどに準拠した扱いで
左下を1番にしています。


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変わったDFNパッケージ [フットプリント]

ある程度のDNFパッケージの3DDATAは作成したのですがメーカーによっては
違った形状のものもあります。

こちらの下段の8ピン辺りがそれに相当します。
http://fabmodules.com/wp-content/uploads/2013/03/smd-packages.png

DFN_Etc.png

これとは別に、こちらにあらゆるパッケージを掲載したものがあります。

これまでは東芝の形状をヒントに規格化して形状を作成してきました。
しかし、これからこの会社がどうなるかわからないので、利用頻度が高いアナログデバイス社の
ものを参考にしていこうと思っています。


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エッジのあるQFN [フットプリント]

QFNは通常は四角形を垂直に押し出したようなタイプを呼びますが
エッジがあって尚且つその内側から12度ぐらいのテーパありで持ち上がっているタイプも
あります。

これの一般名が不明です。
NXPでは「Wettabel-Flanks」
ADでは「LFCSP」?
また、フランジタイプ、金型打ち抜きとなっている場合もあります。
そのままQFNという呼び名の場合もあって結局、呼び名が不明です。

LFCSP_SW.png

テンプレートを作成しているということもあってカテゴリ分けする必要があるので
呼び名が必要です。
これはフットプリントのテンプレートだけでなく3DCADでSTEPファイルを作成する場合の
分類にも必要なのです。
また、3Dではレンダリングなどの都合もあり見栄えを尊重し、色を含めてそのまま表現しないと
いけないのでフットプリントとは難易度が違います。

これはQFNのことだけではなくてBGAについても同様に呼び名に困りメーカー別に管理しています。


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DFNパッケージ [フットプリント]

うちのパターン設計では極めて稀にしか登場しないDFNパッケージ
しかし、QFNパッケージと似たような形状なので3DCADでの作成方法としては
簡単にアレンジできそうと思ってしまいました。

露出パッド以外はQFNと似ているので2mm x 2mmから5mm x 5mmぐらいまでの6種類ぐらいを
QFNデータのファイルコピーと修正で約20分ぐらいで作成できました。

こういったテンプレートとなる形状はなるべく一気に作成しておかないと
規格化しにくいし、その違いにも気が付かないでしょう。

この作業で思いつく半導体の3Dデータは、ほぼ完成したと思います。
今でも作るのが難しいのと規格化できないのはハウジングではないコネクタです。
BNCコネクタやネジが切ってあるタイプも時間が掛かります。


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QFPの放熱パッド [フットプリント]

QFPの中心に放熱用のパッドが存在しているデバイスがあります。
業者での実装時はリフロー処理で問題ないのですが故障などで自分で交換と
なるとどうするのか気になります。

前出のトランジスター技術の12月号にその件が載っていました。
(162ページ)
四角いパッドの中心に半田コテの先が入りそうな穴を開けておいて
そこから熱を与えて半田付けするというものです。

3-4mm以上の穴でないとコテ先が入らないかもしれません。
VIAとの併用も必要なので現実的かは微妙です。


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フットプリントの下書き [フットプリント]

単純なフットプリントはDelphiスクリプトで対応していますが
複雑になると色々なDelphiスクリプトを組み合わせても作りにくい場合があります。

そういう時は機構設計CADでパッドのセンターやパッドサイズなどを含んだ
すべてを下書きしてそれをDXFインポートしてそれにパッドなどを配置します。

後から下図は消すなどの処理をしています。
これとは別に3DCADで作図してSTEPファイルを作成しています。

つまり、規模の大きなフットプリントの場合は3つのCADを併用していることに
なります。
異なった日に作成することが多いので部品資料のPDFの図面も見落としに
別のCADで作図中に気が付くことが多いです。
同じ日に作成すると同じような勘違いがあるので別日というのは重要です。


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型番の比較 [フットプリント]

フットプリントと回路図または部品表との比較は印刷した用紙の消し込みではなくて
EXCELのマクロで処理しています。

用紙の場合はREF番号のソートがされていないことが多いので時間が掛かるから
こういうマクロ処理にしました。

比較して内容が異なればセルの背景色を変えてあるのでそれをチェックします。
しかし、その違いの項目が多いとそれでも人的ミスが発生してしまいます。

記述内容のどこが異なっているのかを見つけて文字自体の色を変更するなどの
再修正が必要かもしれません。



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