แนวคิดสำหรับการเชื่อมต่อ / เชื่อมต่อ / ซ้อน PCB หนึ่งไปยังอีก PCB หนึ่งโดยไม่มีช่องว่าง


15

วิธีการใดที่อาจเป็นไปได้สำหรับการต่อ / เรียงซ้อนหนึ่ง PCB บน PCB อื่นทันทีโดยมีเงื่อนไขดังต่อไปนี้:

  • เว้นระยะ / ศูนย์ช่องว่างระหว่างสอง PCB
  • จำเป็นต้องมีหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า
  • สมมติว่า PCB บนสุดมีขนาดประมาณหนึ่งในสามของ PCB ด้านล่าง

ฉันอยู่ในช่วงเริ่มต้นการออกแบบของโครงการและฉันพยายามสำรวจตัวเลือกก่อนดังนั้นฉันจึงเปิดให้คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการมาตรฐานเช่นเดียวกับความคิดสร้างสรรค์ใด ๆ

หมายเหตุ:ฉันคุ้นเคยกับการใช้งานการจำลองขอบ (AKA "half vias") ดังนั้นคำแนะนำอื่น ๆ ก็น่าสนใจ

ตัวอย่างเช่นเป็นไปได้หรือไม่ที่จะออกแบบให้ PCB ด้านบนมีหน้าสัมผัสแผ่นที่ด้านล่างเท่านั้น (สไตล์ QFN / QFP) ซึ่งสามารถประสานเข้ากับแผ่นอิเล็กโทรดบน PCB ด้านล่างได้

แก้ไข:เพื่อตอบคำถามของ @ Andrew:

จุดประสงค์ของฉันในการซ้อนสองบอร์ดเช่นนี้คือ Top PCB จะแปรผันไปตามสายพันธุ์ของอุปกรณ์ของฉัน (อันที่จริงแล้วตัวแปรไม่เพียง แต่ในสิ่งที่ PCB ยอดนิยมมี แต่ยังมีขนาดและจำนวนผู้ติดต่อด้วย) ดังนั้นเป้าหมายของ มีหนึ่ง PCB ฐานคงที่โดยมีแผ่นอิเล็กโทรดบนซึ่งฉันสามารถแนบตัวแปรบน PCB ได้


ฉันต้องถาม: ทำไม สมมติว่าคุณต้องมีพื้นที่บนกระดานหลักเพื่อให้พอดีกับบัตรลูกสาว ... ในขณะนี้อาจเป็นไปได้ในทางเทคนิคฉันกังวลจากมุมมองการผลิต / การประกอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับความคิดเห็น "ประสานอย่างใด" ของคุณ
แอนดรู

1
@Andrew: เพิ่มคำตอบสำหรับคำถามของคุณด้านบน และความกังวลจากมุมมองการชุมนุมคืออะไร? เป็นไปได้มากว่านี่ไม่ใช่การตั้งค่าที่ผิดปกติ (?)
OrCa

4
ฉันจะบอกว่านี่เป็นวิธีการที่แปลกมากโดยปกติแล้วคนมักจะใช้ตัวเชื่อมต่อหรือการหล่อแบบตามที่คุณพูด คุณสามารถทำสิ่งที่คุณกำลังพูดถึงเหมือน QFN QFN ที่แท้จริงเป็นเพียง pcb ขนาดเล็กที่มีแม่พิมพ์อยู่ด้านบนและแผ่นรองที่อยู่ด้านล่าง ปัญหาสำคัญอย่างหนึ่งที่มีบางอย่างในขนาดนี้คือความเป็น coplanarity บอร์ดของคุณจะต้องแบนมากเพื่อที่จะประกอบได้อย่างง่ายดายและฉันมั่นใจว่าพวกเขาจะไม่แบนพอโดยค่าเริ่มต้น;) IPC คลาส 2 ช่วยให้โค้ง / บิดของบอร์ดและในระหว่าง reflow พวกเขาจะดิ้นและบิดเป็น ดี. ยิ่งพวกเขายิ่งใหญ่เท่าไหร่ก็ยิ่งจะรวบรวมได้มากขึ้นเท่านั้น
Guy ฮาร์ดแวร์บางคน

คำตอบ:


14

นี่ไม่ใช่คำตอบที่ตรงกับคำถามของคุณ แต่ฉันคิดว่ามันค่อนข้างเกี่ยวข้อง

ไม่กี่ปีที่ผ่านมาเราทำสิ่งเดียวกัน เราทำบอร์ดลูกสาวตัวน้อยที่ใช้การหล่อแบบขอบเพื่อประสานเข้ากับบอร์ดแม่

โมดูล EtherCAT SPI

ปัญหาคือเรามีส่วนประกอบที่ด้านล่างของ PCB สิ่งเหล่านี้คือตัวเก็บประจุแยกชิ้นสำคัญที่ชิปต้องการ

ดังนั้นเมนบอร์ดจึงมีจุดอ่อนที่ใหญ่มากเพื่อรองรับส่วนประกอบเหล่านี้

เมนบอร์ด EtherCAT

คุณสามารถเห็นรูกลมขนาดใหญ่หลายแห่งใน PCB ผ่านรูคุณสามารถเห็นตัวเก็บประจุที่ด้านพลิกของกระดานลูกสาว เนื่องจากรูเหล่านั้นมีขนาดเล็กมากจึงต้องผ่านการชุบ (ซัพพลายเออร์ของเราไม่ได้มีรูที่ไม่ได้ชุบ) ดังนั้นคุณต้องระวังด้วยว่าการชุบจะไม่ทำให้แผ่นรองใด ๆ บนกระดานลูกสาวสั้นลง


ความคิดเล็กน้อยเกี่ยวกับการใช้แผ่นอิเล็กโทรดใต้แผ่น PCB ฉันถือว่าคุณหมายถึงบางสิ่งเช่นโมดูล Telit HE910 นี้:

Telit HE910 Telit HE910 บัดกรี

ซึ่งการบัดกรีแบบรีโฟลว์โดยตรงบน PCB โปรดสังเกตว่าในภาพช่องว่างระหว่างโมดูลและ PCB หลักไม่เป็นศูนย์ แต่แน่นอนน้อยกว่า 1 มม. เห็นได้ชัดว่าเทคนิคนี้ใช้งานได้ ส่วนประกอบใดก็ตามที่อยู่ในโมดูลไม่ต้องกังวลกับกระบวนการ reflow เพิ่มเติม นี่เป็นเพราะส่วนประกอบสามารถอยู่รอดได้อย่างน้อยสอง reflows (หนึ่งครั้งสำหรับแต่ละด้านของบอร์ด) เนื่องจากโมดูลเหล่านั้นมีส่วนประกอบที่ด้านหนึ่งของ PCB เท่านั้นพวกเขาจึงมีประสบการณ์เกือบหนึ่ง reflow

แทนที่จะเป็น reflow คุณอาจถูกล่อลวงให้ใช้แผ่นความร้อนเพื่อประสานโมดูลเช่นนี้ สิ่งนี้จะช่วยให้คุณสามารถประสานโมดูลลงโดยไม่ทำให้ส่วนประกอบภายในโมดูลร้อนเกินไป อย่างไรก็ตามฉันจะแนะนำวิธีนี้ ในขณะที่ประสานประสาน PCB แม่จะร้อนกว่า PCB ลูกสาว เมื่อแม่เย็นตัวลงและหดตัวมันจะสร้างแรงเฉือนในข้อต่อประสานและอาจแปรปรวน


1
วิธีแก้ปัญหาหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับเรื่องนี้คือเขาสามารถประสาน PCBs ดิบเข้าด้วยกันก่อนจากนั้นเติมและ reflow กระดาน มันไม่ได้เพิ่มวิธีการผสมและจับคู่อย่างรวดเร็วมากนัก แต่มันจะช่วยไม่ให้ต้องใช้ส่วนประกอบในการทนรอบรีโฟลที่สอง
Toby Lawrence

7
ฉันชอบที่คุณเจาะรูยักษ์ในบอร์ดแม่เพื่อรองรับแคป decoupling ซึ่งมันยอดเยี่ยมมาก
Guy ฮาร์ดแวร์บางคน

1
พวกเราทำการสร้างปราสาทในทางที่ไม่ดี (ใช้จุดแวะบนโครงร่างของบอร์ด) ปัญหาคือเมื่อบอร์ดถูกกำหนดเส้นทางแล้วมันก็จะทำการชุบโลหะจากจุดแวะ พวกเขาไม่น่าเชื่อถือมาก ฝันร้าย วิธีที่ดีที่สุดคือให้ผู้ผลิต PCB ของคุณทำอย่างถูกต้องเพื่อคุณ หากคุณไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ให้ขยายโครงร่างบอร์ดเพื่อให้จุดโฟกัสยังคงสภาพเดิมจากนั้นใช้ตัวขัดสายพานเพื่อทรายให้ห่างออกไปครึ่งจุด สิ่งนี้จะช่วยลดความเครียด
Rocketmagnet

1
พวกเขายังคงมีความเสี่ยงต่อสิ่งต่าง ๆ เช่นความเครียดจากความร้อนและเชิงกล คุณอาจพิจารณา: 1) เสริมความแข็งแกร่งให้กับทองแดงรอบ ๆ castellation ด้วยอคติเล็กน้อย สิ่งนี้ช่วยยึดหมุดทองแดงลง 2) มี castellations ทั้งหมดตามขอบหนึ่งและใช้กาวที่มีความยืดหยุ่นบางส่วนตามขอบอื่น ๆ สิ่งนี้จะช่วยลดความเค้นเชิงกลบนข้อต่อประสาน อย่างไรก็ตามฉันควรจะบอกว่าฉันไม่มีประสบการณ์ระยะยาวกับการ castellations ที่เหมาะสมในสภาพแวดล้อมที่ขรุขระ บางทีคนอื่นมี?
Rocketmagnet

2
@Sener - นี่คือคอนเน็คเตอร์ IDC wire-to-board ที่เรียกว่าMicro-Matchโดย TE-Connectivity
Rocketmagnet

5

อาจไม่ใช่สิ่งที่คุณขออย่างแน่นอน แต่ฉันขอแนะนำให้คุณตรวจสอบPiCrustสำหรับแนวคิด พวกเขาใช้ตัวเชื่อมต่อโดยHiroseเพื่อให้ได้การออกแบบที่กะทัดรัดซ้อนกันบนกระดาน Raspberry Pi

หากคณะกรรมการควรจะเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องบัดกรีนี้ฟังดูเหมือนเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่ค่อนข้างง่าย

รูปภาพของ PiCrust Board


3

ในการ์ดลูกสาวของฉัน (เป็นที่ยอมรับอย่างแคบ) มักติดตั้งไว้ที่ตัวเชื่อมต่อส่วนหัวไม่ใช่บัดกรีโดยตรง

ในการตอบคำถามเกี่ยวกับตัวเชื่อมต่อ PCB ความสูงต่ำมาก @trygvis แนะนำตัวเชื่อมต่อ Molex นี้

อาจจะเป็นของใช้

ปัญหาเกี่ยวกับการบัดกรีแบบตัวต่อตัวในขณะที่คุณอธิบายคือสิ่งนี้จะต้องเป็นกระบวนการแบบแมนนวล (ไม่ใช่แบบเลือกและวางกับ reflow) เว้นแต่ว่าคุณต้องการ reflow PCB ของคุณ นอกจากนี้คุณจะต้องมั่นใจในการยึดเชิงกล - แท็กบัดกรีสองสามอันอาจจะไม่เพียงพอ - คุณจะต้องใช้การยึดเชิงกลไม่เช่นนั้นมีความเสี่ยงร้ายแรงที่จะเกิดการแตกหักของ vibrarion


1

สองสิ่งหลักที่นึกถึง:

1) สิ่งที่คุณอธิบายสามารถนำมาใช้เพื่ออธิบายแพคเกจประเภท solder bump (BGA) ที่ใช้วัสดุพิมพ์ FR-4 นี่ไม่ใช่ตัวเลือกบรรจุภัณฑ์ที่ผิดปกติ

2) เคยมีเทปชนิดหนึ่งที่คุณสามารถใช้เพื่อเพิ่มการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าผ่านความหนาของเทปในขณะที่ลดการนำไฟฟ้าด้านข้างให้เหลือน้อยที่สุด ฉันเคยพร้อมใช้งานจาก 3M แล้ว แต่ฉันไม่เห็นมันมาหลายปี และค่าการนำไฟฟ้าอาจไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานของคุณหากคุณจำเป็นต้องพกพา 100 mA นี่อาจเป็นความคิดหนึ่งหรือสองอย่างให้คุณ


Re # 2: คุณกำลังคิดเทป 3M Z-Axis มันจะดำเนินการในแนวตั้งระหว่างบอร์ดไม่แนวนอนระหว่างแผ่น
Navin

1

คุณอาจลองใช้การรวมกันของ SMT receptacle และส่วนหัวของรูพินรูเช่น
2.54 มม. DIL SMT ซ็อกเก็ตBG120
2.54 มม. DIL Thru ส่วนหัวพินรูBG040

คุณสามารถเลือกแถวเดียว GCT ยังเสนอพิชเชอร์ที่ดีกว่าถ้าต้องการตัวเลือกอื่น ๆที่นี่ที่นี่

ติดตั้งซ็อกเก็ต SMT บน PCB ด้านบน

- เสียบส่วนหัวพินรู (จากด้านบน) ตลอดทางผ่าน PCB ทั้งสอง เห็นได้ชัดว่าหมุดหัวเข็มหมุดผสมพันธุ์ควรจะยาวพอที่จะผ่านช่องรับสัญญาณของ SMT หญิงได้ทั้ง PCB และปล่อยให้คุณมีพื้นที่ว่างเพียงพอที่จะบัดกรีมือ

- ประสานหมุดหมุดหัวสัมผัสที่ด้านล่างของ PCB ล่าง

ดูภาพร่างที่ล้อมรอบ (ยกเว้นภาพวาดอันยิ่งใหญ่ของฉัน)ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่ฉันไม่แน่ใจว่าสิ่งนี้จะใช้ได้กับคุณหรือไม่เป็นเพียงความคิด!

หมายเหตุ: ผลิตภัณฑ์มาตรฐาน GCT มีให้บริการผ่านนวร์กความยาวพินที่ไม่ได้มาตรฐานใด ๆ จะมีจำนวนขั้นต่ำที่สูงขึ้น (อย่างน้อย 1k ชิ้น)

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.