MIDs Retornam como Módulos SMD Verticais para Sua PCB

Existe uma área do design de PCB que não recebeu atenção suficiente: dispositivos de interconexão moldados, ou MIDs. Esses dispositivos são basicamente substratos moldados em plástico com trilhas percorrendo qualquer superfície, incluindo em ângulos retos e verticalmente. Eu nunca projetei esses dispositivos pessoalmente, mas eles são certamente impressionantes do ponto de vista de design e fabricação.

De acordo com um artigo na Plastics Technology, os MIDs deveriam ter feito um retorno já em 2005. Na época, as ferramentas necessárias para produzir esses dispositivos em qualquer nível de escala eram baseadas em moldagem por injeção, o que significava que precisavam ser totalmente personalizadas para cada MID. Do ponto de vista do design, os designers de eletrônicos eram obrigados a usar software MCAD ou utilitários ECAD proprietários para criar designs de MID, o que tornava os fluxos de trabalho de verificação de design muito ineficientes. Para os designers de PCB, o problema mais comum no software de design de PCB é a incapacidade de traçar trilhas para esses dispositivos em um layout de PCB 3D, algo que é necessário para criar MIDs.

HARTING é o fornecedor líder da indústria de produtos MID, e recentemente desenvolveu uma gama de substratos inovadores para suporte de componentes MID que atuam como adaptadores verticais para dispositivos com padrões de footprint padrão. Esses suportes de componentes permitem que um designer monte verticalmente uma peça SMD com um footprint padrão, e a peça de suporte é soldada à placa como qualquer outro componente SMD. A Altium e a HARTING agora se associaram para oferecer aos projetistas de PCBs uma maneira fácil de criar e usar MIDs em novas PCBs.

Os usuários da Altium podem usar a nova extensão de Roteamento 3D para projetar seus próprios suportes de componentes, que podem ser montados verticalmente em um processo de montagem padrão. Os componentes são fornecidos aos montadores em uma fita padrão e são compatíveis com equipamentos automáticos de pick-and-place. Se você sempre quis montar componentes ou circuitos inteiros verticalmente, mas sem o custo adicional de adicionar uma seção flexível ao seu design, a nova extensão de Roteamento 3D com os designs de suporte de componentes da HARTING oferece uma solução única.

Um MID como um Suporte Vertical de Componente ou Circuito

MIDs são normalmente vistos como uma solução para roteamento de interconexões ou para montagem de componentes, em qualquer lugar em uma superfície 3D, como o interior de uma caixa ou invólucro. Uma área de aplicação que não é discutida é o uso desses dispositivos como um adaptador montado em placa para um componente SMD. Esses suportes de componentes SMD podem ficar verticalmente em uma placa ou em um ângulo estranho, e isso abre uma gama de novas aplicações que normalmente exigiriam uma PCB flexível ou uma fita flexível em um design rígido-flexível.

A HARTING adota essa abordagem com sua linha atual de produtos portadores de componentes SMD. Esses MIDs seguram um pacote de componente SMD padrão (como SOT23-6 ou SOIC-8), mas eles têm sua própria impressão SMD que se monta em uma PCB padrão. Isso permite que um componente específico seja orientado verticalmente sem a necessidade de projetar uma seção de fita flexível em uma placa rígida. Isso também reduz os custos necessários para fabricar PCBs flexíveis e, mais importante ainda, os custos de montagem manual associados nos subsequentes passos do processo

HARTING fornece aos seus clientes portadores de componentes montados como conjuntos completos embalados em formato de fita e carretel. Os componentes montados são colados ao suporte, o que torna o conjunto completo adequado para processos automáticos de pick-and-place e subsequentes processos de refusão, permitindo que seja tratado como um único componente pelo cliente.

Agora, com a nova extensão de Roteamento 3D no Altium Designer, os usuários podem criar seus próprios portadores de componentes de montagem em superfície MIDs que podem ser personalizados para conter quaisquer componentes SMD. Além de personalizar a pegada e o pinout na parte inferior do suporte, o layout do componente e o roteamento nas superfícies podem ser totalmente personalizados com os recursos de layout e roteamento 3D do Altium Designer.

Criando um Portador de Componente MID

Os produtos de portador de componente MID da HARTING começam com uma forma 3D padrão e uma pegada SMD. Uma vez que você tenha projetado o layout do seu circuito na superfície do substrato, a HARTING pode fabricar e enviar esses suportes personalizados para sua casa de montagem.

Circuitos são colocados no suporte de componentes dentro do fluxo de trabalho de design de PCB regular em um projeto padrão do Altium Designer, onde o MID possui seu próprio esquemático e layout físico. Esses MIDs têm uma pegada de PCB padronizada, mas o designer tem liberdade para personalizar o pinout do dispositivo e o arranjo dos componentes no corpo do MID. As pegadas para os componentes colocados são importadas de componentes existentes em sua biblioteca atual. Uma vez que o MID é projetado, o usuário pode incluí-lo em seu projeto projetando o pinout necessário no símbolo esquemático, e isso é combinado com o padrão de contatos e o corpo 3D. Ele pode então ser colocado no layout do PCB como qualquer outro componente.

Uma vez que um substrato suporte é importado para o Altium Designer e os componentes são sincronizados do esquemático para o Editor de PCB, os componentes podem ser organizados na superfície vertical usando os recursos de layout 3D do Altium. Simplesmente arraste os componentes para as posições requeridas conforme mostrado abaixo.

Após o posicionamento, os recursos padrão de roteamento 3D no Altium Designer podem ser usados para traçar conexões entre componentes na superfície. O roteamento é possível em qualquer superfície do substrato, incluindo ao redor para o lado inferior do dispositivo, de modo que ele possa se conectar aos pads no MID.

Uma vez concluído o design do suporte de componentes, um único comando de menu gera os dados de fabricação necessários pelos processos de produção da HARTING.

Aplicações de Suporte de Componente MID

A capacidade de montar circuitos verticalmente e personalizar footprints em um MID abre algumas aplicações interessantes que são caras ou impraticáveis com uma abordagem tradicional.

• Sensores montados verticalmente - Componentes como sensores de temperatura SMD, sensores de efeito Hall, sensores de luz e seus componentes de suporte podem ser montados no suporte MID. Esses suportes MID podem ser colocados contra a borda de uma caixa para fácil acesso ao ambiente externo, algo que normalmente exigiria uma seção flexível ou uma placa separada com um cabo.
• Adaptadores SMD para peças de substituição direta - Esses MIDs podem ser projetados com um footprint padrão no lado inferior, de modo que esses dispositivos possam atuar como substituições diretas quando componentes ficam fora de estoque. Uma possibilidade é trocar uma peça fora de estoque por uma alternativa que tem um footprint diferente; o MID pode ser personalizado como um adaptador entre os dois componentes.
• Funcionalidade RF - A HARTING pode construir esses suportes de componentes MIDs com diferentes polímeros base, de modo que a constante dielétrica, tangente de perda e outras propriedades RF possam ser personalizadas no material do substrato. Isso abre a possibilidade de implementar estruturas de antenas verticais ou circuitos RF operando em bandas padrão nas bandas de GHz nesses MIDs.
• Conectores de 90° - Alguns conectores especiais estão disponíveis apenas como componentes SMD orientados verticalmente. O suporte MID pode ser usado para posicionar esses conectores em um ângulo de 90° em relação à PCB principal. Isso permite conexões únicas de placa para placa ou espaço adicional para acesso a cabos.

Talvez a maior vantagem desses componentes seja sua modularidade. Circuitos inteiros podem ser colocados nesses MIDs, e os MIDs podem receber um footprint padrão, permitindo que os MIDs sejam trocados em um design sem alterar o layout da PCB principal ou o pinout do MID. Isso abre uma nova gama de funcionalidades, bem como uma abordagem de baixo custo para a implementação de MID para os designers de PCB.

Se você deseja adotar uma abordagem modular com MIDs, entre em contato conosco em 3d-routing@altium.com para descobrir como acessar a nova ferramenta de Roteamento 3D no Altium Designer®. Para começar a projetar seu próprio suporte de componente hoje, os substratos 3D da HARTING estão disponíveis para download aqui, e algumas diretrizes de design úteis podem ser encontradas em seus whitepapers aqui.

Apenas começamos a explorar o que é possível com o Altium Designer no Altium 365. Inicie seu teste gratuito do Altium Designer + Altium hoje.