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Les fabricants de circuits imprimés sont soumis à une pression énorme pour augmenter la densité, réduire l'empreinte, réduire les dimensions latérales, gérer le flux de chaleur et augmenter les débits de données tout en augmentant la fiabilité et en réduisant les coûts. Comme ils ont réussi à réduire ces pressions, les concepteurs ont été confrontés à un défi intéressant d'aligner plusieurs paires de connecteurs entre deux morceaux de PCB.
Ce dont nous avons besoin, ce sont des lignes directrices claires sur la façon de relever ces défis d'ajustement sans sacrifier les performances, la densité et la fiabilité du système, tout en respectant les exigences budgétaires et de mise sur le marché de plus en plus strictes.
Cet article traite plus en détail des défis d'alignement avant de décrire les exigences contradictoires qui peuvent être rencontrées entre les PCB avancés et les connecteurs haute densité plus fiables afin de répondre efficacement à ces exigences en utilisant des pratiques de conception.
La miniaturisation rend difficile l'alignement des connecteurs
Il existe de nombreux domaines dans lesquels les cartes PCB peuvent être améliorées, notamment la densité, les débits de données plus élevés, la gestion thermique et la fiabilité. Cependant, ces améliorations s'accompagnent de la pression exercée par la tendance à la miniaturisation sur les concepteurs en ce qui concerne le choix et la mise en œuvre des connecteurs, en particulier l'appariement de plusieurs connecteurs sur une carte PCB.
Dans le cas des connecteurs, au cours des 25 dernières années, la miniaturisation a entraîné une diminution de l'espacement de 0.100 pouce (2,54 mm) à 0.016 pouce (0,40 mm), soit une réduction d'un facteur de six, nécessitant des tolérances plus strictes. Cependant, des tolérances plus strictes ne sont pas le problème en soi, mais plutôt la variabilité des tolérances nominales: Si plusieurs connecteurs changent à une limite nominale, certains problèmes sont plus probables.
Un nombre illimité de connecteurs peut être déployé avec succès entre deux PCBs, à condition de pouvoir fabriquer, usiner et assembler des connecteurs sandwich et des cartes PCB suffisamment rigides dans des conditions nominales; En effet, les tolérances et la variabilité des caractéristiques des matériaux sont des facteurs limitatifs ou déterminants. Dans le cas illustré à la figure 2, les concepteurs doivent prendre en compte et illustrer les tolérances de tous les composants, y compris (A) et (b) les tolérances souvent négligées mais associées pour les deux cartes PCB.
Comment résoudre les problèmes d'alignement de la carte PCB sur le connecteur
L'achat de certains PCB n'est contrôlé que par les spécifications intégrées dans les emballages gerber. La carte PCB peut être fabriquée à partir de ces paquets de données sans tolérances mécaniques.
Pour les applications à connecteurs multiples, cet emballage doit être accompagné d'un dessin mécanique séparé indiquant les dessins originaux, les trous de perçage et les tolérances de câblage.
À ce stade, les concepteurs doivent faire deux choses pour assurer un résultat réussi. La première étape consiste à déterminer quel support les fournisseurs de PCB et de connecteurs peuvent fournir pour assurer l'alignement. La deuxième est de s'assurer qu'une étude de tolérance au niveau du système est effectuée pour déterminer les écarts d'alignement résultant de la conception du connecteur. Pour les systèmes de cartes sandwich Multi - connecteurs composés de composants a à F, le fournisseur du connecteur ne peut contrôler que les tolérances du connecteur. Un bon fournisseur atteindra ou dépassera les spécifications de performance publiées, élaborera des tolérances de carte PCB et des recommandations d'usinage et fournira même des recommandations de référence pour les fournisseurs et les équipements de carte PCB recommandés au besoin.
Le concepteur du système ou du produit doit se référer aux dimensions de l'espace réservé du connecteur et aux spécifications du produit. Les spécifications relatives aux écarts d'alignement contenues dans ces documents doivent être comparées aux résultats des études de tolérance au niveau du système afin d'assurer la réussite de l'utilisation de plusieurs connecteurs entre une même carte.
Le système de connecteur fonctionne tant que les angles initiaux et finaux et les écarts d'alignement linéaire ne sont pas dépassés. Ces écarts d'alignement sont calculés en tenant compte de facteurs tels que l'interférence de l'isolateur, la déformation de la poutre et le frottement du contact. Le dépassement de la valeur de l'écart d'alignement peut entraîner la déconnexion ou l'endommagement du circuit et / ou de l'isolant.
Bien que les concepteurs aient généralement accès à toutes les informations nécessaires, telles que la conception, les tolérances des composants, l'équipement et les capacités de fabrication, il est important de pouvoir contacter les fabricants de connecteurs pour fournir des conseils et une vérification plus spécifiques de l'établissement des tolérances de déviation d'alignement.
Les goupilles de positionnement ne conviennent pas aux applications multi - connecteurs
Certains fabricants de connecteurs proposent des goupilles optionnelles, généralement situées de part et d'autre du fond du connecteur (Figure 4). Ces broches sont faciles à placer manuellement, peuvent être utilisées pour aider à orienter les connecteurs sur le PCB et n'augmentent pas l'accumulation de tolérance globale appliquée par un seul connecteur.
