Gagasan untuk memasang / menghubungkan / menumpuk satu PCB ke PCB lainnya tanpa celah

15

Metode apa yang layak untuk memasang / menumpuk satu PCB segera di atas PCB lain , dengan ketentuan berikut:

  • Tanpa jarak / celah antara kedua PCB
  • Kontak listrik diperlukan, bukan hanya keterikatan fisik
  • Asumsikan bahwa PCB atas adalah sekitar sepertiga ukuran PCB bawah

Saya pada tahap desain awal proyek dan saya mencoba untuk mensurvei pilihan pertama, jadi saya terbuka untuk rekomendasi metode standar serta ide-ide kreatif.

Catatan: Saya sudah terbiasa dengan kastrasi tepi (AKA "setengah vias"), jadi saran lain akan menarik.

Sebagai contoh, apakah mungkin untuk mendesain sedemikian rupa sehingga PCB atas memiliki pad-kontak hanya di bagian bawah (gaya QFN / QFP) yang entah bagaimana dapat disolder ke bantalan pada PCB bawah?

EDIT: Untuk menjawab pertanyaan Andrew:

Tujuan saya menumpuk dua papan seperti ini adalah bahwa Top PCB akan menjadi variabel lintas varian perangkat saya (pada kenyataannya, variabel tidak hanya dalam apa yang terkandung dalam Top PCB tetapi juga ukuran dan jumlah kontak yang dimilikinya), maka tujuan dari memiliki satu Base PCB konstan dengan bantalan ke mana saya dapat melampirkan variabel Top PCB.

pcb pcb-design connector OrCa
sumber
Saya harus bertanya: Mengapa? dengan asumsi Anda harus memiliki ruang pada papan utama agar sesuai dengan kartu anak ... sementara ini mungkin secara teknis mungkin, saya khawatir dari sudut pandang manufaktur / perakitan, terutama dengan komentar "entah bagaimana solder" Anda.
Andrew
1
@Andrew: Menambahkan jawaban untuk pertanyaan Anda di atas. Dan apa yang menjadi perhatian dari sudut pandang majelis? Sangat mungkin ini bukan pengaturan yang tidak umum (?)
OrCa
4
Saya akan mengatakan ini adalah pendekatan yang sangat tidak biasa, biasanya orang menggunakan konektor atau pengebirian seperti yang Anda katakan. Anda bisa melakukan apa yang Anda bicarakan seperti QFN. QFN sebenarnya pada dasarnya hanya sebuah pcb kecil dengan dadu di atas dan bantalan di bagian bawah. Salah satu kesulitan utama dengan ukuran sebesar ini adalah coplanarity. Papan Anda harus sangat rata agar dapat dipasang dengan mudah, dan saya jamin mereka tidak cukup rata;) IPC kelas 2 memungkinkan untuk beberapa busur / putaran papan, dan selama reflow mereka akan melenturkan dan memutar seperti baik. Semakin besar mereka semakin sulit untuk berkumpul.
Some Hardware Guy

Jawaban:

14

Ini bukan jawaban langsung untuk pertanyaan Anda, tetapi saya pikir itu cukup relevan.

Beberapa tahun yang lalu, kami melakukan hal yang sama. Kami membuat papan anak kecil yang menggunakan kastrasi tepi untuk menyoldernya ke papan ibu.

Modul EtherCAT SPI

Kesulitannya adalah kami memiliki komponen di sisi bawah PCB. Ini adalah kapasitor decoupling penting yang dibutuhkan oleh chip.

Jadi motherboard memiliki vias yang sangat besar untuk mengakomodasi komponen-komponen ini.

Motherboard EtherCAT

Anda dapat melihat beberapa lubang bundar besar di PCB. Melalui lubang Anda dapat melihat kapasitor di sisi lain dari papan anak. Karena lubang hanya vias besar, mereka berakhir melalui berlapis (pemasok kami tidak menawarkan lubang tanpa pelapis), jadi Anda harus berhati-hati bahwa pelapisan tidak menyingkat bantalan pada papan anak.

Beberapa pemikiran tentang penggunaan pembalut di bawah PCB. Saya berasumsi Anda bermaksud sesuatu seperti modul Telit HE910 ini:

Telit HE910 Telit HE910 Disolder

Yang reflow solder langsung ke PCB. Perhatikan bahwa dalam gambar kesenjangan antara modul dan PCB utama tidak nol, tetapi tentu saja kurang dari 1mm. Jelas teknik ini berhasil. Komponen apa pun yang ada di dalam modul tidak keberatan menjalani proses reflow tambahan. Ini karena komponen biasanya dapat bertahan setidaknya dua reflow (satu kali untuk setiap sisi papan). Karena modul-modul tersebut hanya memiliki komponen di satu sisi PCB, mereka hampir pasti hanya mengalami satu reflow.

Alih-alih reflow, Anda mungkin tergoda untuk menggunakan hot plate untuk menyolder modul seperti ini. Ini akan memungkinkan Anda untuk menyolder modul ke bawah tanpa membuat komponen di dalam modul terlalu panas. Namun, saya akan menyarankan metode ini. Pada saat solder dipadatkan, PCB induk akan jauh lebih panas dari pada PCB putri. Saat sang ibu mendingin dan menyusut, ia akan menghasilkan gaya geser pada sambungan solder, dan mungkin melengkung.

Roket
sumber
1
Salah satu solusi potensial untuk ini adalah bahwa ia bisa menyolder PCB mentah terlebih dahulu, kemudian mengisi dan merefleksikan papan. Ini tidak menambah banyak cara pencampuran-dan-pencocokan cepat tetapi itu akan membantu melawan keharusan untuk meminta komponen untuk menjalani siklus reflow kedua.
Toby Lawrence
7
Saya suka Anda mengebor lubang raksasa di papan ibu untuk mengakomodasi topi decoupling, itu cukup mengagumkan.
Some Hardware Guy
1
Yah, kami membuat istana dengan cara yang buruk (gunakan vias pada garis besar papan). Masalahnya adalah bahwa, ketika papan dirutekan, itu merobek pelapisan dari vias. Mereka sangat tidak bisa diandalkan. Mimpi buruk. Yang terbaik adalah meminta produsen PCB untuk membuatnya dengan benar untuk Anda. Jika Anda tidak bisa melakukan itu, perluas papan garis sehingga vias dibiarkan utuh, kemudian gunakan sabuk sander untuk mengampelas setengah vias. Ini mengurangi stres pada mereka.
Rocketmagnet
1
Mereka mungkin masih rentan terhadap hal-hal seperti tekanan termal dan mekanis. Anda mungkin mempertimbangkan: 1) memperkuat tembaga di sekitar pengebirian dengan beberapa vias kecil. Ini membantu memusatkan tembaga ke bawah. 2) miliki semua kastrasi di satu sisi, dan gunakan lem yang fleksibel di sepanjang sisi lainnya. Ini harus menghilangkan beberapa tekanan mekanis pada sambungan solder. Namun, saya harus mengatakan bahwa saya tidak memiliki pengalaman jangka panjang dengan kastrasi yang tepat di segala jenis lingkungan yang kasar. Mungkin orang lain punya?
Rocketmagnet
2
@Sener - Ini adalah konektor kawat-ke-papan IDC yang disebut Micro-Match by TE-Connectivity.
Rocketmagnet
5

Mungkin tidak persis apa yang Anda tanyakan, tetapi saya sarankan Anda untuk memeriksa PiCrust untuk mendapatkan ide. Mereka menggunakan konektor oleh Hirose untuk mencapai desain tumpukan kompak di atas papan Raspberry Pi.

Jika papan harus diganti tanpa disolder, ini terdengar seperti solusi yang cukup sederhana untuk masalah ini.

Gambar PiCrust Board

Nakedible
sumber
3

Dalam (pengalaman yang memang sempit) saya, kartu anak perempuan biasanya dipasang pada konektor header, tidak langsung disolder.

Sebagai balasan untuk pertanyaan tentang konektor PCB ketinggian sangat rendah , @trygvis menyarankan konektor Molex ini

Mungkin itu berguna?

Masalah dengan penyolderan tatap muka seperti yang Anda gambarkan adalah bahwa ini harus menjadi proses manual (bukan pick-and-place with reflow) kecuali jika Anda ingin merefow PCB Anda. Selain itu, Anda harus yakin dengan pemasangan mekanis - beberapa tanda solder mungkin tidak akan cukup - Anda perlu memperbaiki mekanis jika tidak ada risiko patah tulang vibrarion yang serius.

Andrew
sumber
1

Ada dua hal utama yang terpikirkan:

1) apa yang Anda jelaskan dapat digunakan untuk memungkinkan menggambarkan paket tipe solder bump (BGA) yang menggunakan substrat FR-4. Ini bukan opsi pengemasan yang tidak biasa.

2) dulu ada jenis pita yang bisa Anda dapatkan yang secara istimewa akan meningkatkan koneksi listrik melalui ketebalan pita sementara meminimalkan konduksi lateral. Saya dulu tersedia di 3M, tapi saya belum melihatnya bertahun-tahun. Dan konduktivitas itu mungkin tidak cukup untuk Anda gunakan jika Anda perlu membawa 100-an mA. Ini mungkin memberi Anda satu atau dua ide.

placeholder
sumber
Re # 2: Anda sedang memikirkan rekaman Z-Axis 3M. Ini hanya melakukan secara vertikal di antara papan, tidak secara horizontal di antara bantalan.
Navin
1

Anda dapat mempertimbangkan menggunakan kombinasi wadah SMT dan melalui pin header lubang, misalnya:
2.54mm DIL soket SMT BG120
2.54mm DIL Melalui lubang pin header BG040

Anda dapat memilih satu baris, GCT juga menawarkan nada yang lebih halus jika diperlukan, opsi lain di sini .

-Mount Soket SMT pada PCB atas.

-Tancapkan header pin lubang (dari atas) sampai ke kedua PCB. Jelas pin pin sundulan kawin harus cukup panjang untuk melewati wadah perempuan SMT, baik PCB dan meninggalkan Anda cukup ruang untuk solder tangan.

-Tangan solder pin header yang terbuka di sisi bawah PCB bawah.

Lihat sketsa terlampir (permisi gambar mengerikan saya) masukkan deskripsi gambar di sini, saya tidak yakin apakah ini akan berhasil untuk Anda, hanya sebuah ide!

Catatan: Produk standar GCT tersedia melalui Newark, setiap panjang pin non standar membawa MOQ lebih tinggi (setidaknya potongan 1k).

Laurence Hill
sumber