MIDs feiern ein Comeback als vertikale SMD-Module für Ihre Leiterplatte

Es gibt einen Bereich im PCB-Design, der nicht genug Aufmerksamkeit erhalten hat: Spritzgegossene Schaltungsträger, oder MIDs. Diese Geräte sind im Wesentlichen aus Kunststoff gegossene Substrate mit Leiterbahnen, die auf jeder Oberfläche verlaufen können, einschließlich rechtwinklig und vertikal. Ich habe selbst noch nie solche entworfen, aber aus Design- und Fertigungssicht sind sie definitiv beeindruckend.

Laut einem Artikel in Plastics Technology sollten MIDs bereits im Jahr 2005 ein Comeback erleben. Zu dieser Zeit basierte das Werkzeug, das benötigt wurde, um diese Geräte in irgendeinem Maßstab zu produzieren, auf Spritzguss, was bedeutete, dass es für jedes MID vollständig angepasst werden musste. Aus Designperspektive mussten Elektronikdesigner MCAD-Software oder proprietäre ECAD-Utilities verwenden, um MID-Designs zu erstellen, was die Designverifizierungs-Workflows sehr ineffizient machte. Für PCB-Designer ist das häufigste Problem in der PCB-Designsoftware die Unfähigkeit, Leiterbahnen für diese Geräte in einem 3D-PCB-Layout zu verlegen, was für die Erstellung von MIDs erforderlich ist.

HARTING ist der führende Anbieter der Branche für MID-Produkte und hat kürzlich eine Reihe innovativer Komponententräger-MID-Substrate entwickelt, die als vertikale Adapter für Geräte mit Standard-Fußabdrücken dienen. Diese Komponententräger ermöglichen es einem Designer, ein SMD-Teil mit einem Standard-Fußabdruck vertikal zu montieren, wobei das Trägerteil genauso wie jede andere SMD-Komponente auf die Platine gelötet wird. Altium und HARTING haben sich nun zusammengetan, um PCB-Designern eine einfache Möglichkeit zu bieten, MIDs in neuen PCBs zu erstellen und zu verwenden.

Altium-Nutzer können die neue 3D-Routing-Erweiterung nutzen, um ihre eigenen Komponententräger zu entwerfen, die in einem standardmäßigen Montageprozess vertikal montiert werden können. Komponenten werden den Montagebetrieben in einem standardmäßigen Tape-and-Reel geliefert und sind kompatibel mit automatisierten Bestückungsanlagen. Wenn Sie schon immer Komponenten oder ganze Schaltungen vertikal montieren wollten, aber ohne die Kosten für das Hinzufügen eines Flex-Bereichs zu Ihrem Design, bietet die neue 3D-Routing-Erweiterung mit den Komponententräger-Designs von HARTING eine einzigartige Lösung.

Ein MID als vertikale Komponenten- oder Schaltungsmontage

MIDs werden normalerweise als Lösung für das Routing von Verbindungen oder für die Montage von Komponenten auf einer 3D-Oberfläche angesehen, wie zum Beispiel im Inneren einer Box oder eines Gehäuses. Ein Anwendungsbereich, der nicht diskutiert wird, ist der Einsatz dieser Geräte als boardmontierter Adapter für eine SMD-Komponente. Diese SMD-Komponentenhalterungen können vertikal auf einer Platine oder in einem ungewöhnlichen Winkel sitzen, und dies eröffnet eine Reihe neuer Anwendungen, die normalerweise eine flexible Leiterplatte oder ein Flexband in einem Starr-Flex-Design erfordern würden.

HARTING verfolgt diesen Ansatz mit ihrer aktuellen Linie von SMD-Komponententrägerprodukten. Diese MIDs halten ein standardmäßiges SMD-Komponentenpaket (wie SOT23-6 oder SOIC-8), aber sie haben ihren eigenen SMD-Fußabdruck, der auf einer Standard-PCB montiert wird. Dies ermöglicht es, eine bestimmte Komponente vertikal auszurichten, ohne einen Flexbandabschnitt in eine starre Platine entwerfen zu müssen. Es reduziert auch die Kosten, die für die Herstellung flexibler Leiterplatten erforderlich sind und noch wichtiger, die damit verbundenen manuellen Montagekosten in den nachfolgenden Prozessschritten

HARTING liefert ihre bestückten Komponententräger an ihre Kunden als komplette Baugruppen, verpackt im Tape-and-Reel-Format. Die montierten Komponenten werden auf den Träger geklebt, was die komplette Baugruppe für automatische Pick-and-Place- und nachfolgende Reflow-Prozesse geeignet macht und es dem Kunden ermöglicht, sie als einzelne Komponente zu behandeln.

Mit der neuen 3D-Routing-Erweiterung in Altium Designer können Benutzer nun ihre eigenen oberflächenmontierbaren Komponententräger-MIDs erstellen, die angepasst werden können, um beliebige SMD-Komponenten aufzunehmen. Zusätzlich zur Anpassung des Footprints und des Pinouts auf der Unterseite des Trägers kann das Komponentenlayout und das Routing auf den Oberflächen mit den 3D-Layout- und Routing-Funktionen von Altium Designer vollständig angepasst werden.

Erstellung eines Komponententräger-MID

Die Komponententräger-MID-Produkte von HARTING beginnen mit einer standardmäßigen 3D-Form und einem SMD-Footprint. Sobald Sie Ihr Schaltungslayout auf der Oberfläche des Substrats entworfen haben, kann HARTING diese benutzerdefinierten Träger fertigen und an Ihr Montagehaus versenden.

Schaltkreise werden auf dem Komponententräger innerhalb des regulären PCB-Design-Workflows in einem standardmäßigen Altium Designer-Projekt platziert, wobei das MID seine eigene Schaltung und physische Anordnung hat. Diese MIDs haben einen standardisierten PCB-Fußabdruck, aber der Designer hat die Freiheit, die Pinbelegung für das Gerät und die Anordnung der Komponenten auf dem Körper des MID zu individualisieren. Die Fußabdrücke für die platzierten Komponenten werden aus bestehenden Komponenten in Ihrer vorhandenen Bibliothek importiert. Sobald das MID entworfen ist, kann der Benutzer es in sein Projekt einbinden, indem er seine erforderliche Pinbelegung im Schaltungssymbol entwirft, und dies wird mit dem Landemuster und dem 3D-Körper kombiniert. Es kann dann wie jede andere Komponente im PCB-Layout platziert werden.

Nachdem ein Trägersubstrat in Altium Designer importiert und Komponenten vom Schaltplan zum PCB-Editor synchronisiert wurden, können die Komponenten auf der vertikalen Oberfläche mit den 3D-Layoutfunktionen von Altium angeordnet werden. Ziehen Sie einfach die Komponenten in die erforderlichen Positionen, wie unten gezeigt.

Nach der Platzierung können die standardmäßigen 3D-Routing-Funktionen in Altium Designer verwendet werden, um Leiterbahnen zwischen den Komponenten auf der Oberfläche zu verlegen. Das Routing ist auf jeder Oberfläche des Substrats möglich, einschließlich um die Unterseite des Geräts herum, sodass es mit Pads auf dem MID verbunden werden kann.

Sobald das Design des Bauteilträgers abgeschlossen ist, generiert ein einzelner Menübefehl die für die Produktionsprozesse von HARTING erforderlichen Fertigungsdaten.

Anwendungen von Bauteilträgern mit MID

Die Möglichkeit, Schaltkreise vertikal zu montieren und Footprints auf einem MID anzupassen, eröffnet einige interessante Anwendungen, die mit einem traditionellen Ansatz kostspielig oder nicht praktikabel sind.

• Vertikal montierte Sensoren - Komponenten wie SMD-Temperatursensoren, Hall-Effekt-Sensoren, Lichtsensoren und ihre unterstützenden Komponenten können auf dem MID-Träger montiert werden. Diese Träger-MIDs können am Rand eines Gehäuses platziert werden, um einen einfachen Zugang zur externen Umgebung zu ermöglichen, was normalerweise einen Flexbereich oder eine separate Platine mit einem Kabel erfordern würde.
• SMD-Adapter für Ersatzteile zum direkten Einsetzen - Diese MIDs können mit einem Standard-Footprint auf der Unterseite entworfen werden, sodass diese Geräte als direkte Ersatzteile fungieren können, wenn Komponenten nicht mehr auf Lager sind. Eine Möglichkeit besteht darin, ein nicht mehr verfügbares Teil durch eine Alternative mit einem anderen Footprint zu ersetzen; das MID kann als Adapter zwischen den beiden Komponenten angepasst werden.
• RF-Funktionalität - HARTING kann diese Komponententräger-MIDs mit verschiedenen Basiskunststoffen herstellen, sodass die Dielektrizitätskonstante, der Verlustwinkel und andere RF-Eigenschaften im Substratmaterial angepasst werden können. Dies eröffnet die Möglichkeit, vertikale Antennenstrukturen oder RF-Schaltungen, die in Standardbändern in GHz-Bereichen arbeiten, auf diesen MIDs zu implementieren.
• 90°-Steckverbinder - Einige Spezialsteckverbinder sind nur als SMD-Komponenten erhältlich, die vertikal ausgerichtet sind. Das Träger-MID kann verwendet werden, um diese Steckverbinder in einem 90°-Winkel bezüglich der Haupt-PCB zu platzieren. Dies ermöglicht einzigartige Board-zu-Board-Verbindungen oder zusätzlichen Freiraum für den Kabelzugang.

Vielleicht der größte Vorteil dieser Komponenten ist ihre Modularität. Ganze Schaltkreise können auf diesen MIDs platziert werden, und die MIDs können einen Standard-Fußabdruck erhalten, was es ermöglicht, MIDs in einem Design auszutauschen, ohne das Haupt-PCB-Layout oder den MID-Pinout zu ändern. Dies eröffnet eine ganz neue Bandbreite an Funktionalität sowie einen kostengünstigen Ansatz zur MID-Implementierung für PCB-Designer.

Wenn Sie einen modularen Ansatz mit MIDs verfolgen möchten, kontaktieren Sie uns unter 3d-routing@altium.com, um herauszufinden, wie Sie auf das neue 3D-Routing-Tool in Altium Designer® zugreifen können. Um heute mit dem Design Ihres eigenen Komponententrägers zu beginnen, sind HARTINGs 3D-Substrate zum Download hier verfügbar, und einige hilfreiche Designrichtlinien finden Sie in ihren Whitepapers hier.

Wir haben nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was mit Altium Designer auf Altium 365 möglich ist. Starten Sie Ihre kostenlose Testversion von Altium Designer + Altium heute.