Idées pour attacher / connecter / empiler un PCB sur un autre sans espace

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Quelles méthodes pourraient être envisageables pour fixer / empiler un PCB immédiatement au-dessus d'un autre PCB , dans les conditions suivantes:

  • Espacement / espace nul entre les deux PCB
  • Des contacts électriques sont nécessaires, pas seulement une fixation physique
  • Supposons que le PCB supérieur est environ un tiers de la taille du PCB inférieur

Je suis au début de la conception d'un projet et j'essaie d'abord d'examiner les options, donc je suis ouvert aux recommandations de méthodes standard ainsi qu'à toute idée créative.

Remarque: je suis déjà familier avec les châtellements de bord (AKA "demi-vias"), donc d'autres suggestions seraient intéressantes.

Par exemple, est-il possible de le concevoir de telle sorte que le PCB supérieur ait des contacts de tampon uniquement en bas (style QFN / QFP) qui sont en quelque sorte soudables sur des tampons sur le PCB inférieur?

EDIT: Pour répondre à la question de @ Andrew:

Mon but d'empiler les deux cartes comme ceci est que le Top PCB sera variable selon les variantes de mon appareil (en fait, variable non seulement dans ce que contient le Top PCB mais aussi dans la taille et le nombre de contacts qu'il a), d'où l'objectif de ayant un PCB de base constant avec des tampons sur lesquels je peux attacher un PCB supérieur variable.

pcb pcb-design connector OrCa
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Je dois demander: pourquoi? en supposant que vous devez avoir l'espace sur la carte principale pour accueillir la carte fille ... alors que cela peut être techniquement possible, je suis préoccupé du point de vue de la fabrication / assemblage, en particulier avec votre commentaire "en quelque sorte à souder".
Andrew
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@Andrew: Ajout de la réponse à votre question ci-dessus. Et quelle est la préoccupation du point de vue de l'assemblage? Très probablement, ce n'est pas une configuration inhabituelle (?)
OrCa
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Je dirais que c'est une approche très rare, généralement les gens utilisent des connecteurs ou des castellations comme vous le dites. Vous pourriez faire ce dont vous parlez comme un QFN. Un vrai QFN n'est essentiellement qu'un minuscule circuit imprimé avec une puce en haut et des tampons en bas. La coplanarité sera une difficulté majeure avec quelque chose de cette taille. Vos planches devront être très plates pour être assemblées facilement, et je vous assure qu'elles ne sont pas assez plates par défaut;) IPC classe 2 permet un certain arc / torsion de la planche, et pendant la refusion, elles fléchiront et se tordront comme bien. Plus ils sont gros, plus il sera difficile à assembler.
Some Hardware Guy

Réponses:

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Ce n'est pas une réponse directe à votre question, mais je pense que c'est tout à fait pertinent.

Il y a quelques années, nous avons fait la même chose. Nous avons fabriqué de petites cartes filles qui utilisaient des créneaux de bord pour la souder sur la carte mère.

Module EtherCAT SPI

La difficulté était que nous avions des composants sur la face inférieure du PCB. Ce sont les condensateurs de découplage indispensables à la puce.

La carte mère avait donc de très grandes vias pour accueillir ces composants.

Carte mère EtherCAT

Vous pouvez voir plusieurs grands trous ronds dans le PCB. À travers les trous, vous pouvez voir les condensateurs sur le revers des cartes filles. Étant donné que les trous ne sont que de larges vias, ils finissent par être plaqués (notre fournisseur ne propose pas de trous non plaqués), vous devez donc faire attention à ce que le placage ne court-circuite aucun tampon sur la carte fille.

Quelques réflexions sur l'utilisation de pads sous le PCB. Je suppose que vous voulez dire quelque chose comme ce module Telit HE910:

Telit HE910 Telit HE910 soudé

Qui refusion soudures directement sur un PCB. Notez que dans l'image, l'écart entre le module et le PCB principal n'est pas nul, mais certainement inférieur à 1 mm. De toute évidence, cette technique fonctionne. Quels que soient les composants à l'intérieur du module, cela ne dérange pas de subir un processus de refusion supplémentaire. En effet, les composants peuvent généralement survivre à au moins deux reflows (une fois de chaque côté de la carte). Étant donné que ces modules n'ont que des composants sur un côté du PCB, ils n'ont presque certainement connu qu'une seule refusion.

Au lieu de refusion, vous pourriez être tenté d'utiliser une plaque chauffante pour souder un module comme celui-ci. Cela vous permettrait de souder le module sans obtenir les composants à l'intérieur du module trop chaud. Cependant, je déconseille cette méthode. Au moment où la soudure se solidifie, le PCB mère sera beaucoup plus chaud que le PCB fille. À mesure que la mère se refroidit et se rétrécit, elle génère des forces de cisaillement dans les joints de soudure et peut se déformer.

Rocketmagnet
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Une solution potentielle à cela est qu'il pourrait d'abord souder les PCB bruts ensemble, puis remplir et refondre les cartes. Cela n'ajoute pas grand-chose en termes de mélange et d'adaptation rapides, mais cela éviterait d'avoir à exiger des composants pour supporter un deuxième cycle de refusion.
Toby Lawrence
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J'aime que vous ayez percé des trous géants dans la carte mère pour accueillir les bouchons de découplage, c'est assez génial.
Some Hardware Guy
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Eh bien, nous avons fait des châtellements dans le mauvais sens (utilisez des vias sur le contour du tableau). Le problème est que, lorsque la carte est acheminée, elle déchire le placage des vias. Ils n'étaient pas très fiables. Un cauchemar. Il est préférable de demander à votre fabricant de PCB de les fabriquer correctement pour vous. Si vous ne pouvez pas faire cela, développez le contour du tableau de sorte que les vias soient laissés intacts, puis utilisez une ponceuse à bande pour poncer la moitié des vias. Cela réduit le stress sur eux.
Rocketmagnet
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Ils sont probablement encore vulnérables à des choses comme les contraintes thermiques et mécaniques. Vous pourriez envisager: 1) de renforcer le cuivre autour de la castellation avec quelques petits vias. Cela permet de riveter le cuivre. 2) avoir toutes les châtellements le long d'un bord et utiliser de la colle flexible le long de l'autre bord. Cela devrait soulager certaines contraintes mécaniques sur les joints de soudure. Cependant, je dois dire que je n'ai pas d'expérience à long terme avec les châtellements appropriés dans tout type d'environnement accidenté. Peut-être que quelqu'un d'autre l'a fait?
Rocketmagnet
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@Sener - Ce sont des connecteurs IDC fil-à-carte appelés Micro-Match par TE-Connectivity.
Rocketmagnet
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Peut-être pas exactement ce que vous demandez, mais je vous suggère de consulter PiCrust pour des idées. Ils utilisent des connecteurs de Hirose pour obtenir une conception compacte empilée sur le dessus de la carte Raspberry Pi.

Si la carte doit être remplaçable sans soudure, cela semble être une solution assez simple au problème.

Image de PiCrust Board

Nakedible
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Dans mon expérience (certes étroite), les cartes filles sont généralement montées sur des connecteurs d'en-tête, pas directement soudées.

En réponse à une question sur le connecteur PCB à très faible hauteur d'empilement , @trygvis a suggéré ce connecteur Molex

C'est peut-être utile?

Le problème avec la soudure en face-à-face comme vous le décrivez est que cela devra être un processus manuel (pas de pick-and-place avec reflow) à moins que vous ne vouliez refusionner vos PCB. De plus, vous devrez être sûr de la fixation mécanique - quelques étiquettes à souder ne suffiront probablement pas - vous aurez besoin d'une fixation mécanique sinon il y a un risque sérieux de fracture vibratoire.

Andrew
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Deux choses principales me viennent à l'esprit:

1) ce que vous décrivez pourrait être utilisé pour permettre de décrire un boîtier de type bosse à souder (BGA) qui utilise un substrat FR-4. Ce n'est pas une option d'emballage rare.

2) il existait auparavant un type de ruban que vous pourriez obtenir qui améliorerait de préférence la connexion électrique à travers l'épaisseur du ruban tout en minimisant la conduction latérale. J'étais disponible chez 3M, mais je ne l'ai pas vu depuis des années. Et sa conductivité était probablement insuffisante pour votre utilisation si vous devez transporter des centaines de mA. Cela pourrait vous donner une idée ou deux.

espace réservé
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Re # 2: Vous pensez à la bande 3M Z-Axis. Il conduit uniquement verticalement entre les cartes, pas horizontalement entre les pads.
Navin
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Vous pourriez envisager d'utiliser une combinaison de réceptacle SMT et d'
embase à broches traversantes, par exemple: embase DIL SMT 2,54 mm BG120 embase à broches
DIL 2,54 mm traversant BG040

Vous pouvez choisir une seule rangée, GCT propose également des emplacements plus fins si nécessaire, d'autres options ici .

-Montez la prise SMT sur le PCB supérieur.

-Branchez un en-tête de broche à trou (par le haut) tout au long des deux PCB. De toute évidence, les broches d'en-tête de la broche de raccordement doivent être suffisamment longues pour passer à travers le réceptacle femelle SMT, les deux PCB et vous laisser suffisamment d'espace pour souder à la main.

- Soudez à la main les broches de tête exposées sur le côté inférieur du PCB inférieur.

Voir le croquis ci-joint (excusez mon horrible dessin) entrez la description de l'image ici, je ne sais pas si cela fonctionnera pour vous, juste une idée!

Remarque: les produits standard GCT disponibles via Newark, toutes les longueurs de broches non standard portent un MOQ plus élevé (au moins 1k pièces).

Laurence Hill
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