MIDs Trở Lại như Là Mô-đun SMD Dọc cho PCB của Bạn

Có một lĩnh vực trong thiết kế PCB chưa nhận được đủ sự chú ý: thiết bị kết nối đúc, hay MIDs. Những thiết bị này cơ bản là các nền nhựa đúc với các đường mạch chạy dọc theo bất kỳ bề mặt nào, bao gồm cả góc vuông và chạy theo chiều dọc. Tôi chưa bao giờ thiết kế chúng, nhưng chúng chắc chắn ấn tượng từ góc độ thiết kế và sản xuất.

Theo một bài viết trong Plastics Technology, MIDs được dự đoán sẽ trở lại từ năm 2005. Lúc bấy giờ, công cụ cần thiết để sản xuất những thiết bị này ở bất kỳ quy mô nào dựa trên kỹ thuật đúc ép, nghĩa là nó cần được tùy chỉnh hoàn toàn cho mỗi MID. Từ góc độ thiết kế, các nhà thiết kế điện tử cần phải sử dụng phần mềm MCAD hoặc các tiện ích ECAD độc quyền để tạo ra các thiết kế MID, điều này làm cho quy trình xác minh thiết kế trở nên rất kém hiệu quả. Đối với các nhà thiết kế PCB, vấn đề phổ biến nhất trong phần mềm thiết kế PCB là không thể tạo đường mạch cho những thiết bị này trong bố cục PCB 3D, điều mà là cần thiết để tạo ra MIDs.

HARTING là nhà cung cấp hàng đầu trong ngành về sản phẩm MID, và gần đây họ đã phát triển một loạt các loại nền chứa linh kiện MID đổi mới, hoạt động như các bộ chuyển đổi dọc cho các thiết bị với kích thước tiêu chuẩn. Những bộ chứa linh kiện này cho phép một nhà thiết kế có thể lắp đặt một bộ phận SMD theo chiều dọc với kích thước tiêu chuẩn, và phần chứa được hàn vào bảng mạch giống như bất kỳ thành phần SMD nào khác. Altium và HARTING hiện đã hợp tác để mang đến cho các nhà thiết kế PCB một cách dễ dàng để tạo và sử dụng MID trong các PCB mới.

Người dùng Altium có thể sử dụng tiện ích mở rộng 3D Routing mới để thiết kế các bộ chứa linh kiện của riêng mình, có thể được lắp đặt theo chiều dọc trong quy trình lắp ráp tiêu chuẩn. Các thành phần được cung cấp cho người lắp ráp trong một băng và cuộn tiêu chuẩn và tương thích với thiết bị đặt tự động. Nếu bạn luôn muốn lắp đặt các thành phần hoặc toàn bộ mạch theo chiều dọc, nhưng không muốn tốn kém thêm một phần mềm linh hoạt vào thiết kế của mình, tiện ích mở rộng 3D Routing mới với các thiết kế bộ chứa linh kiện của HARTING cung cấp một giải pháp độc đáo.

Một MID như một Bộ Phận hoặc Mạch Lắp Đặt theo Chiều Dọc

MIDs thường được xem là giải pháp để định tuyến các kết nối liên kết, hoặc để lắp đặt các thành phần, ở bất kỳ đâu trên một bề mặt 3D, như bên trong một hộp hoặc vỏ bảo vệ. Một lĩnh vực ứng dụng không được thảo luận là việc sử dụng các thiết bị này như một bộ chuyển đổi gắn trên bo cho một thành phần SMD. Các giá đỡ thành phần SMD này có thể đặt đứng trên bo mạch hoặc ở một góc lạ, và điều này mở ra một loạt các ứng dụng mới mà bình thường sẽ yêu cầu một PCB linh hoạt hoặc một dải flex trong thiết kế cứng-linh hoạt.

HARTING áp dụng cách tiếp cận này với dòng sản phẩm giá đỡ thành phần SMD hiện tại của họ. Các MID này giữ một gói thành phần SMD tiêu chuẩn (như SOT23-6 hoặc SOIC-8), nhưng chúng có dấu chân SMD riêng của mình để lắp vào một PCB tiêu chuẩn. Điều này cho phép một thành phần cụ thể được định hướng theo chiều đứng mà không cần thiết kế một phần dải flex vào một bo cứng. Nó cũng giảm chi phí cần thiết để sản xuất PCB linh hoạt và quan trọng hơn nữa, giảm chi phí lắp ráp thủ công liên quan trong các bước quy trình tiếp theo

HARTING cung cấp các bộ phận chứa linh kiện của họ cho khách hàng dưới dạng bộ lắp ráp hoàn chỉnh, được đóng gói theo dạng cuộn băng. Các linh kiện lắp ráp được dán vào bộ chứa, làm cho bộ lắp ráp hoàn chỉnh phù hợp cho quá trình chọn và đặt tự động cũng như quá trình tái lưu sau đó, và cho phép nó được xử lý như một linh kiện đơn lẻ bởi khách hàng.

Giờ đây với tiện ích mở rộng Định tuyến 3D mới trong Altium Designer, người dùng có thể tạo ra các bộ chứa linh kiện gắn bề mặt MID của riêng mình có thể được tùy chỉnh để chứa bất kỳ linh kiện SMD nào. Ngoài việc tùy chỉnh dấu chân và bố trí chân trên đáy của bộ chứa, bố trí linh kiện và định tuyến trên các bề mặt có thể được tùy chỉnh hoàn toàn với các tính năng bố trí và định tuyến 3D của Altium Designer.

Tạo một Bộ Chứa Linh Kiện MID

Sản phẩm bộ chứa linh kiện MID của HARTING bắt đầu với một hình dạng 3D tiêu chuẩn và dấu chân SMD. Một khi bạn đã thiết kế bố trí mạch của mình trên bề mặt của vật liệu nền, HARTING có thể chế tạo và gửi những bộ chứa tùy chỉnh này đến nhà máy lắp ráp của bạn.

Mạch được đặt trên bộ đỡ linh kiện trong quy trình thiết kế PCB thông thường trong một dự án Altium Designer tiêu chuẩn, nơi mà MID có sơ đồ mạch và bố cục vật lý riêng. Những MID này có dấu chân PCB tiêu chuẩn, nhưng người thiết kế có thể tự do tùy chỉnh chân kết nối cho thiết bị và sắp xếp các linh kiện trên thân của MID. Các dấu chân cho các linh kiện được đặt được nhập từ các linh kiện hiện có trong thư viện của bạn. Một khi MID được thiết kế, người dùng có thể bao gồm nó trong dự án của mình bằng cách thiết kế chân kết nối cần thiết của họ trong biểu tượng sơ đồ, và điều này được kết hợp với mẫu đất và thân 3D. Sau đó, nó có thể được đặt trong bố cục PCB giống như bất kỳ linh kiện nào khác.

Sau khi một bề mặt đỡ được nhập vào Altium Designer và các linh kiện được đồng bộ từ sơ đồ mạch với Trình chỉnh sửa PCB, các linh kiện có thể được sắp xếp trên bề mặt dọc sử dụng các tính năng bố cục 3D của Altium. Chỉ cần kéo các linh kiện vào vị trí cần thiết như được hiển thị bên dưới.

Sau khi đặt, các tính năng định tuyến 3D tiêu chuẩn trong Altium Designer có thể được sử dụng để định tuyến các đường mạch giữa các linh kiện trên bề mặt. Việc định tuyến có thể được thực hiện trên bất kỳ bề mặt nào của bề mặt đỡ, bao gồm cả việc quanh sang phía dưới của thiết bị để nó có thể kết nối với các pad trên MID.

Sau khi thiết kế bộ đựng linh kiện đã hoàn thành, một lệnh menu đơn giản sẽ tạo ra dữ liệu sản xuất cần thiết cho quy trình sản xuất của HARTING.

Ứng dụng của Bộ Đựng Linh Kiện MID

Khả năng lắp đặt mạch theo chiều dọc và tùy chỉnh kích thước chân trên MID mở ra một số ứng dụng thú vị mà việc tiếp cận theo cách truyền thống sẽ tốn kém hoặc không khả thi.

• Cảm biến lắp đặt theo chiều dọc - Các linh kiện như cảm biến nhiệt độ SMD, cảm biến hiệu ứng Hall, cảm biến ánh sáng và các linh kiện hỗ trợ có thể được lắp đặt trên bộ đựng MID. Những bộ đựng MID này có thể được đặt sát mép của vỏ bảo vệ để dễ dàng tiếp xúc với môi trường bên ngoài, điều này thường đòi hỏi một phần mềm dẻo hoặc một bảng mạch riêng với cáp.
• Bộ chuyển đổi SMD cho các bộ phận thay thế - Những MID này có thể được thiết kế với kích thước chân tiêu chuẩn ở mặt dưới để những thiết bị này có thể hoạt động như các bộ phận thay thế khi linh kiện hết hàng. Một khả năng là thay thế một bộ phận hết hàng bằng một lựa chọn khác có kích thước chân khác nhau; MID có thể được tùy chỉnh như một bộ chuyển đổi giữa hai linh kiện.
• Chức năng RF - HARTING có thể chế tạo các bộ phận mang MID này với các loại polyme cơ sở khác nhau sao cho hằng số điện môi, tang lỗ và các tính chất RF khác có thể được tùy chỉnh trong vật liệu nền. Điều này mở ra khả năng triển khai các cấu trúc ăng-ten dọc hoặc mạch RF hoạt động trong các băng tần tiêu chuẩn ở băng tần GHz trên các MID này.
• Kết nối 90° - Một số loại kết nối đặc biệt chỉ có sẵn dưới dạng linh kiện SMD được định hướng theo chiều dọc. MID mang có thể được sử dụng để đặt các kết nối này ở góc 90° so với PCB chính. Điều này cho phép kết nối độc đáo giữa các bảng mạch hoặc tạo thêm không gian cho việc truy cập cáp.

Có lẽ lợi ích lớn nhất của các thành phần này là tính mô-đun của chúng. Toàn bộ mạch có thể được đặt trên các MID này, và các MID có thể được cung cấp một dấu chân tiêu chuẩn, cho phép các MID được thay thế vào và ra khỏi thiết kế mà không cần thay đổi bố cục PCB chính hoặc chân MID. Điều này mở ra một phạm vi chức năng mới cũng như một cách tiếp cận chi phí thấp để triển khai MID cho các nhà thiết kế PCB.

Nếu bạn muốn áp dụng cách tiếp cận linh hoạt với MIDs, hãy liên hệ với chúng tôi qua 3d-routing@altium.com để tìm hiểu cách truy cập công cụ Định tuyến 3D mới trong Altium Designer®. Để bắt đầu thiết kế bộ đựng linh kiện của riêng bạn ngay hôm nay, các lớp nền 3D của HARTING có sẵn để tải xuống tại đây, và một số hướng dẫn thiết kế hữu ích có thể được tìm thấy trong các báo cáo trắng của họ tại đây.

Chúng tôi mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium ngay hôm nay.