I MIDs Fanno il Loro Ritorno come Moduli SMD Verticali per il Tuo PCB

C'è un'area del design PCB che non ha ricevuto abbastanza attenzione: i dispositivi di interconnessione stampati, o MIDs. Questi dispositivi sono sostanzialmente substrati in plastica stampata con tracce che corrono lungo qualsiasi superficie, inclusi angoli retti e percorsi verticali. Non ho mai progettato personalmente questi dispositivi, ma sono certamente impressionanti da un punto di vista del design e della produzione.

Secondo un articolo su Plastics Technology, i MIDs avrebbero dovuto fare un ritorno già nel 2005. All'epoca, gli strumenti necessari per produrre questi dispositivi su qualsiasi livello di scala erano basati sulla stampa ad iniezione, il che significava che dovevano essere completamente personalizzati per ogni MID. Da una prospettiva di design, ai progettisti di elettronica era richiesto di utilizzare software MCAD o utility ECAD proprietarie per creare i design dei MID, rendendo i flussi di lavoro di verifica del design molto inefficienti. Per i progettisti di PCB, il problema più comune nel software di design PCB è l'incapacità di tracciare le piste per questi dispositivi in un layout PCB 3D, qualcosa che è richiesto per creare i MIDs.

HARTING è il fornitore leader nel settore dei prodotti MID e di recente ha sviluppato una gamma di innovativi substrati portacomponenti MID che funzionano come adattatori verticali per dispositivi con impronte standard. Questi portacomponenti permettono a un progettista di montare verticalmente un componente SMD con un'impronta standard, e il pezzo portante viene saldato alla scheda proprio come qualsiasi altro componente SMD. Altium e HARTING hanno ora stretto una partnership per offrire ai progettisti di PCB un modo semplice per creare e utilizzare gli MID nei nuovi PCB.

Gli utenti di Altium possono utilizzare la nuova estensione di Routing 3D per progettare i propri portacomponenti, che possono essere montati verticalmente in un processo di assemblaggio standard. I componenti sono forniti agli assemblatori in un nastro standard e sono compatibili con le attrezzature automatiche di pick-and-place. Se hai sempre voluto montare verticalmente componenti o interi circuiti, ma senza il costo aggiuntivo di aggiungere una sezione flessibile al tuo design, la nuova estensione di Routing 3D con i disegni dei portacomponenti di HARTING offre una soluzione unica.

Un MID come Montaggio Verticale di Componenti o Circuiti

Gli MIDs sono normalmente considerati una soluzione per instradare interconnessioni o per montare componenti, ovunque su una superficie 3D, come l'interno di una scatola o di un involucro. Un'area di applicazione che non viene discussa è l'uso di questi dispositivi come adattatore montato su scheda per un componente SMD. Questi supporti per componenti SMD possono essere posizionati verticalmente su una scheda o in un angolo insolito, e ciò apre una gamma di nuove applicazioni che normalmente richiederebbero un PCB flessibile o un nastro flessibile in un design rigido-flessibile.

HARTING adotta questo approccio con la loro attuale linea di prodotti portanti per componenti SMD. Questi MIDs contengono un standard pacchetto di componenti SMD (come SOT23-6 o SOIC-8), ma hanno il loro proprio footprint SMD che si monta su un PCB standard. Questo permette di orientare un particolare componente verticalmente senza la necessità di progettare una sezione di nastro flessibile in una scheda rigida. Riduce anche i costi necessari per la produzione di PCB flessibili e, ancora più importante, i costi di assemblaggio manuale associati nei successivi passaggi del processo

HARTING fornisce ai propri clienti i propri portacomponenti popolati come assemblaggi completi confezionati in formato tape-and-reel. I componenti assemblati sono incollati sul supporto, rendendo l'intero assemblaggio adatto ai processi automatici di pick-and-place e ai successivi processi di rifusione, e permettendo di trattarlo come un singolo componente da parte del cliente.

Ora, con la nuova estensione di Routing 3D in Altium Designer, gli utenti possono creare i propri portacomponenti MID per montaggio superficiale personalizzati per contenere qualsiasi componente SMD. Oltre a personalizzare l'impronta e il pinout sulla parte inferiore del supporto, il layout dei componenti e il routing sulle superfici possono essere completamente personalizzati con le funzionalità di layout e routing 3D di Altium Designer.

Creazione di un Portacomponente MID

I prodotti portacomponente MID di HARTING partono da una forma 3D standard e un'impronta SMD. Una volta che hai progettato il layout del circuito sulla superficie del substrato, HARTING può fabbricare e spedire questi supporti personalizzati alla tua casa di assemblaggio.

I circuiti vengono posizionati sul supporto dei componenti all'interno del flusso di lavoro di progettazione PCB standard in un progetto Altium Designer, dove l'MID ha il proprio schema e layout fisico. Questi MID hanno un footprint PCB standardizzato, ma il progettista ha la libertà di personalizzare il pinout per il dispositivo e la disposizione dei componenti sul corpo dell'MID. I footprint per i componenti posizionati vengono importati dai componenti esistenti nella tua libreria esistente. Una volta progettato l'MID, l'utente può includerlo nel proprio progetto progettando il pinout richiesto nel simbolo schematico, e questo viene combinato con il pattern di contatto e il corpo 3D. Può quindi essere posizionato nel layout PCB proprio come qualsiasi altro componente.

Una volta che un substrato portante è importato in Altium Designer e i componenti sono sincronizzati dallo schema all'Editor PCB, i componenti possono essere disposti sulla superficie verticale utilizzando le funzionalità di layout 3D di Altium. Semplicemente trascina i componenti nelle posizioni richieste come mostrato di seguito.

Dopo il posizionamento, le funzionalità standard di routing 3D in Altium Designer possono essere utilizzate per tracciare le piste tra i componenti sulla superficie. Il routing è possibile su qualsiasi superficie del substrato, inclusa la parte inferiore del dispositivo in modo che possa connettersi ai pad sull'MID.

Una volta completato il design del portacomponenti, un singolo comando del menu genera i dati di produzione richiesti dai processi produttivi di HARTING.

Applicazioni dei portacomponenti MID

La possibilità di montare circuiti verticalmente e personalizzare gli impronte su un MID apre alcune interessanti applicazioni che sono costose o impraticabili con un approccio tradizionale.

• Sensori montati verticalmente - Componenti come sensori di temperatura SMD, sensori ad effetto Hall, sensori di luce e i loro componenti di supporto possono essere montati sul MID portante. Questi MID portanti possono essere posizionati contro il bordo di un involucro per un facile accesso all'ambiente esterno, cosa che normalmente richiederebbe una sezione flessibile o una scheda separata con un cavo.
• Adattatori SMD per parti di sostituzione immediate - Questi MID possono essere progettati con un'impronta standard sul lato inferiore in modo che questi dispositivi possano agire come sostituzioni immediate quando i componenti vanno fuori produzione. Una possibilità è sostituire una parte esaurita con un'alternativa che ha un'impronta diversa; il MID può essere personalizzato come adattatore tra i due componenti.
• Funzionalità RF - HARTING può costruire questi portacomponenti MID con diversi polimeri di base in modo che la costante dielettrica, il tangente di perdita e altre proprietà RF possano essere personalizzate nel materiale del substrato. Questo apre la possibilità di implementare strutture di antenne verticali o circuiti RF che operano in bande standard nelle bande GHz su questi MID.
• Connettori a 90° - Alcuni connettori speciali sono disponibili solo come componenti SMD orientati verticalmente. Il portacomponente MID può essere utilizzato per posizionare questi connettori ad un angolo di 90° rispetto alla PCB principale. Ciò consente connessioni uniche da scheda a scheda o spazio aggiuntivo per l'accesso ai cavi.

Forse il vantaggio più grande per questi componenti è la loro modularità. Circuiti interi possono essere collocati su questi MID, e ai MID può essere dato un footprint standard, permettendo di scambiare i MID in un progetto senza cambiare il layout della PCB principale o il pinout del MID. Questo apre a una nuova gamma di funzionalità così come a un approccio a basso costo per l'implementazione dei MID per i progettisti di PCB.

Se vuoi adottare un approccio modulare con gli MID, contattaci a 3d-routing@altium.com per scoprire come accedere al nuovo strumento di Routing 3D in Altium Designer®. Per iniziare a progettare oggi stesso il tuo portacomponenti, i substrati 3D di HARTING sono disponibili per il download qui, e alcune utili linee guida di progettazione possono essere trovate nei loro whitepaper qui.

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