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Los fabricantes de placas de circuito impreso se enfrentan a una gran presión para aumentar la densidad, reducir la superficie ocupada, reducir el tamaño lateral, gestionar el flujo de calor y aumentar la velocidad de los datos, al tiempo que mejoran la fiabilidad y reducen los costos. A medida que lograron reducir estas presiones, los diseñadores se enfrentaron a un desafío interesante, es decir, alinear múltiples pares de conectores entre dos pcb.
Lo que necesitamos son directrices claras para entender cómo afrontar estos desafíos de ajuste sin sacrificar el rendimiento, la densidad y la fiabilidad del sistema, al tiempo que cumplimos con requisitos presupuestarios y de tiempo de cotización cada vez más estrictos.
Antes de describir los posibles requisitos conflictivos entre los PCB avanzados y los conectores de alta densidad más confiables, este artículo discute con más detalle los desafíos de alineación para cumplir estos requisitos de manera efectiva utilizando prácticas de diseño.
La miniaturización dificulta la alineación de los conectores
Hay muchas áreas en las que se pueden mejorar las placas de pcb, incluyendo densidad, mayor velocidad de datos, gestión térmica y fiabilidad. Sin embargo, estas mejoras van acompañadas de la presión que la tendencia a la miniaturización ejerce sobre los diseñadores en la selección e implementación de conectores, especialmente en el emparejamiento de múltiples conectores a placas de pcb.
En el caso de los conectores, en los últimos 25 años la miniaturización ha provocado que el espaciamiento haya bajado de 0,100 pulgadas (2,54 mm) a 0016 pulgadas (0,40 mm), lo que supone una reducción de seis veces y requiere una tolerancia más estricta. Sin embargo, una tolerancia más estricta no es el problema en sí misma, sino la variabilidad de la tolerancia nominal: si varios conectores cambian a cualquier límite nominal, es más probable que surjan algunos problemas.
Un número ilimitado de conectores se pueden desplegar con éxito entre los dos PCB siempre que se puedan fabricar, procesar y ensamblar conectores sándwich y placas de PCB lo suficientemente rígidas en condiciones nominales; De hecho, las tolerancia y la variabilidad de la propiedad material son limitaciones o determinantes. En el caso que se muestra en la figura 2, el diseñador debe considerar y explicar las tolerancia de todos los componentes, incluidas las tolerancia que a menudo se ignoran pero están relacionadas con las dos placas de PCB (a) y (b).
Cómo resolver el problema de alineación de la placa de PCB al conector
La compra de algunos PCB solo está controlada por las especificaciones incrustadas en el embalaje gerber. Las placas de PCB se pueden fabricar a partir de estos paquetes de datos sin tolerancia mecánica.
Para las aplicaciones de múltiples conectores, el embalaje deberá ir acompañado de dibujos mecánicos separados que indiquen las tolerancia del dibujo original, perforación y cableado.
En este punto, los diseñadores necesitan hacer dos cosas para ayudar a garantizar resultados exitosos. El primer paso es averiguar qué soporte pueden proporcionar los proveedores de PCB y conectores para garantizar la alineación. El segundo es asegurarse de que se realiza un estudio de tolerancia a nivel de sistema para determinar las desviaciones de alineación generadas por el diseño del conector. Para un sistema de tarjetas sándwich de múltiples conectores compuesto por componentes a a f, el proveedor de conectores solo puede controlar las tolerancia del conector. Un buen proveedor alcanzará o superará las especificaciones de rendimiento publicadas, formulará recomendaciones de tolerancia y procesamiento de placas de PCB e incluso proporcionará recomendaciones de referencia para los proveedores y equipos de PCB recomendados según sea necesario.
El diseñador del sistema o del producto debe referirse al tamaño del marcador de posición del conector y a las especificaciones del producto. Las especificaciones de desviación de alineación incluidas en estos documentos deben compararse con los resultados de los estudios de tolerancia a nivel de sistema para ayudar a garantizar el uso exitoso de múltiples conectores entre la misma placa.
El sistema de conectores funciona siempre que no se superen los ángulos iniciales y finales y las desviaciones de alineación lineal. Estas desviaciones de alineación se calculan teniendo en cuenta factores como la interferencia del aislador, la desviación de la viga y la fricción de contacto. Superar el valor de desviación de alineación puede causar la desconexión o daño del circuito y / o del aislador.
Aunque los diseñadores suelen tener acceso a toda la información necesaria, como el diseño, las tolerancia de los componentes, el equipo y la capacidad de fabricación, es importante poder contactar con los fabricantes de conectores para proporcionar orientación y verificación más específicas para el establecimiento de tolerancia a la desviación de alineación.
Los pasadores de posicionamiento no son adecuados para aplicaciones de múltiples conectores
Algunos fabricantes de conectores ofrecen clavos de posicionamiento opcionales, generalmente ubicados en los lados opuestos de la parte inferior del conector (figura 4). Estos Pines son fáciles de colocar manualmente y se pueden utilizar para ayudar a orientar los conectores en el PCB sin aumentar la acumulación general de tolerancia de las aplicaciones de un solo conector.
