Điều gì làm cho vỏ PCB trở nên bền bỉ?

Các sản phẩm bạn mua từ cửa hàng hoặc qua mạng đều được đặt trong một vỏ bọc. Đối với một số sản phẩm, vỏ bọc được cố ý làm cho cứng cáp, với mục tiêu chịu được môi trường khắc nghiệt hoặc va đập cơ học.

Vậy điều gì tạo nên một vỏ bọc cứng cáp? Tôi đã tổng hợp một số ví dụ từ máy tính quân sự và hệ thống công nghiệp. Khi những người này nói một thứ gì đó cứng cáp, họ thực sự có ý nghĩa cứng cáp! Vì vậy, nếu bạn muốn có một số ý tưởng để làm cho sản phẩm của mình cứng cáp hơn, hãy theo dõi những ví dụ này.

Điều Gì Làm Cho Một Vỏ Bọc Trở Nên Cứng Cáp?

Vỏ bọc điện tử cứng cáp có một số đặc điểm chung giúp chúng có thể chịu được nhiệt, chất lỏng, rung động, ăn mòn và va đập:

• Chúng thường được làm từ nhôm đùn
• Các giao diện kết nối được niêm phong
• Các kiểu kết nối bao gồm khóa và giữ
• Chúng được niêm phong theo một cách nào đó để ngăn chặn sự xâm nhập
• Chúng bao gồm các cột đỡ và lỗ ốc vít giúp cố định PCB vào vị trí
• Vỏ bọc có thể cần hỗ trợ xếp chồng bo mạch theo chiều dọc

Hãy xem ví dụ dưới đây. Vỏ bảo vệ này bao gồm một hệ thống tính toán nhúng cứng cáp, được làm từ nhôm đùn và bao gồm nhiều kiểu kết nối công nghiệp có thể chịu được nhiệt độ, hư hại cơ học và điện áp cao. Những vỏ bảo vệ này không có sẵn trên thị trường, chúng được thiết kế đặc biệt để vừa vặn với PCB và các kết nối, bao gồm điểm gắn trên PCB.

Nếu bạn mở một trong những vỏ bảo vệ này ra, có thể trông giống như hình dưới đây. Ở đây chúng ta có một chồng các bảng mạch được cố định bằng các trụ đỡ và được gắn trực tiếp vào đáy của vỏ bảo vệ. Các cạnh của vỏ bảo vệ sau đó sẽ chấp nhận phần ghép nối và giữ chúng cố định bằng vít/bulong. Phần ghép nối cũng có thể có lỗ mở cho các kết nối gắn trên bảng điều khiển.

Vỏ Bảo Vệ Là Tản Nhiệt

Vỏ bảo vệ cứng cáp đôi khi được sử dụng cho các thiết bị phát ra nhiều nhiệt, nhưng chúng không thể tích hợp quạt làm mát. Đây là lúc cần đến tản nhiệt để giúp giữ cho các linh kiện mát mẻ. Nếu bảng mạch được gắn trực tiếp vào vỏ bảo vệ, thì vỏ bảo vệ có thể được sử dụng như một tản nhiệt lớn. Việc gắn này có thể được thực hiện bằng một tấm tản nhiệt tiêu chuẩn và các phụ kiện gắn trực tiếp vào vỏ bảo vệ.

Để tích hợp khả năng tản nhiệt vào vỏ, cách tốt nhất là sử dụng một vỏ kim loại lớn và xây dựng các lá tản nhiệt lên phía trên. Cơ bản là biến toàn bộ bề mặt của vỏ thành một tản nhiệt lớn. Mô phỏng nhiệt là quan trọng trong loại vỏ này; trong một số trường hợp, những vỏ này yêu cầu phải có giới hạn nhiệt độ tối đa khi sử dụng công suất tối đa, chẳng hạn như đủ mát để con người có thể chạm vào.

Xếp hạng IP

Sau khi vỏ đã được xây dựng và sẵn sàng cho việc kiểm tra, một điểm quan trọng là xếp hạng bảo vệ chống nhập của sản phẩm, hay còn gọi là xếp hạng IP. Xếp hạng IP cho một vỏ xác định mức độ chống nhập của bụi rắn hoặc nước dưới những điều kiện nhất định. Phân loại "chống nước" mà bạn đôi khi thấy trên các thiết bị điện tử dựa trên các hạng mục xếp hạng IP này.

Vậy, vỏ của bạn nên nhắm đến xếp hạng IP nào và làm thế nào để đạt được điều đó? Các kỹ sư cơ khí làm việc trên thiết kế vỏ sẽ cần phải dẫn đầu trong việc thiết kế cho một xếp hạng IP cụ thể. May mắn thay, các nhà thiết kế PCB có thể hợp tác trực tiếp với người dùng MCAD thông qua một plugin, tìm hiểu thêm tại đây.

Đừng Quên các Kết Nối!

Một vỏ bảo vệ cần chống lại bụi, chất lỏng, hoặc độ ẩm chỉ an toàn bằng các kết nối của nó. Các kết nối được sử dụng cho một vỏ bảo vệ cũng có các xếp hạng IP, và xếp hạng IP trên các kết nối của bạn nên phù hợp với xếp hạng tổng thể bạn muốn cho sản phẩm. Nếu bạn muốn, bạn có thể thiết kế giao diện kết nối quá mức bằng cách chọn một giá trị IP cao hơn, nhưng bạn nên lưu ý rằng xếp hạng cho sản phẩm sẽ mặc định là xếp hạng thấp nhất trong số các thành phần của vỏ bảo vệ.

Giao diện như Ethernet và USB có các phiên bản cứng cáp của các kết nối tiêu chuẩn. Với các bộ cáp tùy chỉnh hoặc dây nịt, một nhà sản xuất kết nối nên được sử dụng để xây dựng một thân kết nối tùy chỉnh có thể cung cấp xếp hạng IP cần thiết. Hoặc bạn có thể tìm các kết nối công nghiệp tiêu chuẩn với xếp hạng IP cao và thiết kế pinout của riêng bạn cho cáp.

May mắn thay, bạn không phải đoán về hình dạng và kích thước của PCB của mình trong một vỏ bảo vệ cứng cáp. Các nhà thiết kế cơ khí và điện tử có thể làm việc cùng nhau một cách liền mạch với các tính năng hợp tác ECAD và MCAD trong Altium Designer®. Để thực hiện hợp tác trong môi trường đa ngành nghề ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

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