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I produttori di circuiti stampati PCB stanno affrontando un'enorme pressione per aumentare la densità, ridurre l'ingombro, ridurre le dimensioni laterali, gestire il flusso di calore e migliorare le velocità dei dati migliorando al contempo l'affidabilità e riducendo i costi. Poiché hanno ridotto con successo queste pressioni, i progettisti di PCB hanno affrontato una sfida interessante di allineare più coppie di connettori tra due schede PCB.
Ciò di cui abbiamo bisogno sono chiare linee guida su come affrontare queste sfide di allineamento senza sacrificare le prestazioni, la densità e l'affidabilità del sistema, rispettando al contempo i requisiti sempre più rigorosi di budget e time to market.
La miniaturizzazione rende difficile l'allineamento dei connettori PCB
Le schede PCB possono essere migliorate in molti aspetti, tra cui densità, velocità di dati più elevate, gestione termica e affidabilità. Tuttavia, questi miglioramenti sono accompagnati dalla tendenza verso la miniaturizzazione, che mette sotto pressione i progettisti PCB nella selezione e nell'implementazione dei connettori, soprattutto quando si associano più connettori alla scheda PCB.
In termini di connettori, negli ultimi 25 anni, la miniaturizzazione ha portato ad una diminuzione della spaziatura da 0,100 pollici (2,54 millimetri) a 0,016 pollici (0,40 millimetri), una riduzione di sei volte che richiede tolleranze più severe. Tuttavia, le tolleranze più severe di per sé non sono un problema, ma piuttosto la variabilità delle tolleranze nominali: se si cambiano più connettori a qualsiasi limite nominale, è più probabile che causino alcuni problemi.
Finché i connettori sandwich e le schede PCB sufficientemente rigide possono essere fabbricati, elaborati e assemblati in condizioni nominali, un numero illimitato di connettori può essere distribuito con successo tra due schede PCB. Infatti, le tolleranze e la variabilità delle proprietà dei materiali sono fattori limitanti o determinanti, e i progettisti di PCB devono considerare e prendere in considerazione le tolleranze di tutti i componenti.
Come risolvere il problema di allineamento tra scheda PCB e connettore
L'acquisto di alcune schede PCB è controllato solo dalle specifiche incorporate nella confezione Gerber. Le schede PCB possono essere realizzate da questi pacchetti di dati senza tolleranze meccaniche.
Per le applicazioni multi connettore, l'imballaggio deve essere accompagnato da disegni meccanici separati per indicare i disegni originali, le tolleranze di perforazione e cablaggio.
Scheda PCB
A questo punto, i progettisti di schede PCB devono fare due cose per contribuire a garantire un risultato di successo. Il primo passo è identificare ciò che i fornitori di schede PCB e connettori possono fornire per garantire l'allineamento.
Il secondo è quello di garantire che sia stato condotto uno studio di tolleranza a livello di sistema per determinare la deviazione di allineamento del connettore dovuta alla sua progettazione. Per un sistema di schede mezzanine multi connettore composto da componenti da A a F, il fornitore del connettore può controllare solo le tolleranze dei connettori. Un buon fornitore soddisferà o supererà le specifiche di prestazione pubblicate, svilupperà tolleranze delle schede PCB e raccomandazioni di elaborazione e fornirà anche raccomandazioni di riferimento per i fornitori e le apparecchiature di schede PCB raccomandati, se necessario.
I progettisti di sistemi o prodotti devono fare riferimento alle dimensioni del segnaposto del connettore e alle specifiche del prodotto. Le specifiche di deviazione di allineamento contenute in questi documenti devono essere confrontate con i risultati degli studi di tolleranza a livello di sistema per contribuire a garantire un uso efficace di più connettori tra lo stesso circuito stampato.
Fino a quando gli angoli iniziali e finali e la deviazione di allineamento lineare non sono superati, il sistema di connettori può funzionare. Queste deviazioni di allineamento sono calcolate tenendo conto di fattori quali l'interferenza dell'isolante, la deviazione del fascio e l'attrito di contatto. Il superamento del valore di deviazione di allineamento può causare disconnessione o danneggiamento del circuito e/o dell'isolante.
Sebbene i progettisti abbiano generalmente accesso a tutte le informazioni necessarie in qualsiasi momento, come progettazione, tolleranze dei componenti, attrezzature e capacità di produzione, è importante essere in grado di contattare i produttori di connettori per fornire indicazioni e verifiche più specifiche per l'accumulo di tolleranze di deviazione di allineamento.
I perni di posizionamento non sono adatti per applicazioni multi connettore
Alcuni produttori di connettori offrono pin di posizionamento opzionali, di solito situati sul lato opposto della parte inferiore del connettore, che sono facili da posizionare manualmente e possono essere utilizzati per aiutare nel posizionamento dei connettori sulle schede PCB senza aumentare l'accumulo complessivo di tolleranza delle singole applicazioni di connettori.
Si raccomanda di lavorare a stretto contatto con i fornitori di connettori o PCB nelle prime fasi del processo di progettazione, in quanto possono fornire consulenza sul tipo e sul posizionamento dei connettori e fornire consulenza su come ridurre al minimo il costo complessivo di schede PCB e connettori per contribuire a garantire il successo della progettazione.
