Idéias para empilhar vários PCBs uns sobre os outros?

Meu design tem várias placas empilhadas umas sobre as outras. Eu gostaria de conectar sinais através das placas. Todas as placas precisam dos mesmos 10 sinais que as atravessam (todas de cima para baixo), o que simplifica um pouco.

Qual poderia ser uma possível solução (ou tipo de peça) simples, mas também barata para esse tipo de design?

Estou bem com qualquer tipo de conector (vertical, paralelo, ângulo reto, pressionado para encaixar, com base em contato etc.) ou com arquitetura, porque se isso permitiria esse tipo de passagem de sinais em várias placas, traria conveniência significativa ao meu design.

Pontos relevantes:

• O mais importante: eu gostaria que o espaçamento entre as placas fosse menor que 5 mm . Caso contrário, isso tornaria meu design geral proibitivamente alto.

• Meu objetivo padrão para apenas duas placas teria sido uma combinação de soquete de cabeçalho macho-fêmea. Mas, no caso de várias placas , se eu tivesse soquetes / tomadas fêmeas na parte superior de cada placa e pinos de cabeçalho macho na parte inferior de cada placa, a sobreposição cria um problema com a solda / colocação.

• Também considerei soquetes / receptáculos femininos com extremidades masculinas longas / estendidas (para que o mesmo soquete pudesse ser usado como feminino e masculino), mas estes são bastante caros.

• A contagem de placas empilhadas varia para cada uma das várias pequenas variações do meu design básico, portanto, eu preferiria um método que funcione para um número variável de placas empilhadas.

• Atualmente, o número de camadas é 2 (duas), mas se necessário, estou aberto a tornar a placa com 4 ou mais camadas.

Conectores placa a placa são o que você está procurando. SMT é claro

Em esta resposta eu discuti usar esses conectores mola para conectar placas:

Disponível em comprimentos de até 30 contatos, passo de 1,27 mm ou 2,54 mm, para que uma versão de 10 contatos não precise ser maior que 12,7 mm. Como expliquei na outra resposta, isso não corrige as placas mecanicamente, e expliquei na outra resposta como usei snaps no gabinete para corrigi-las.

Se você tiver um gabinete personalizado, essa é a maneira mais fácil de montar: basta empurrar as diferentes PCBs pelas aberturas. Sem parafusos, sem orifícios de montagem. O espaçamento entre PCBs é de 3,81 mm (0,15 polegada).

Se você tiver espaço para isso em todas as placas, tente usar cabeçalhos longos para empilhar várias placas nos mesmos pinos:

https://www.sparkfun.com/products/10158

Se você quiser separar as placas novamente, poderá usar alimentação através de soquetes nas placas superiores.

https://www.samtec.com/products/hle

E quanto a gravar os conectores de borda em suas PCBs, transformando-os em placas? Em seguida, construa um pequeno plano traseiro de PCB cheio de soquetes de conector. Talvez sejam encontrados alguns desses soquetes que dêem origem a um espaçamento de 5 mm.

Se não for possível encontrar nenhum soquete de conector de borda fina de perfil fino, eles podem ser condensados ​​de maneira escalonada, de modo que a PCB do backplane tenha duas séries de 10 linhas, e as PCBs de número ímpar tenham o conector de borda à esquerda e o número par na o certo.

As placas podem realmente ser idênticas, para que qualquer placa possa entrar em qualquer slot. Ou seja, cada placa pode ter um par de conectores de borda redundantes na borda do backplane. Dependendo da posição no painel traseiro do soquete escalonado (slot ímpar versus slot par), o conector da borda esquerda ou direita se encaixa em um soquete. O conector de borda não utilizado no lado oposto desliza no espaço estreito entre os soquetes das placas adjacentes, onde há espaço suficiente para a largura da placa.

Uma coisa boa sobre um backplane é que, se a placa 1 tiver uma conexão ruim com o backplane, isso geralmente não interfere na comunicação entre 0 e 2. Se você empilhar muitas placas serialmente com conectores placa a placa, quando a primeira placa envia um sinal captado pelo último, está passando por vários contatos elétricos.

Sou um novo colaborador e, portanto, só posso postar dois hiperlinks, encontrados após a escrita. Digite os números das peças abaixo na caixa de pesquisa no site da GCT!

Solução de dois conectores passo de 2,0 mm - linha dupla:

Soquete : altura da pilha de 2.2mm, Newark 67R8237

Cabeçalho : altura da pilha de 2,77 mm, Newark 67R7787 (pino de acoplamento de 2 mm adequado para acasalar com BF120

Altura total da pilha = 4,97 mm, solução barata.

Solução de dois conectores passo de 1,0 mm - simples na linha:

Soquete BC070 2,25 mm de altura da pilha, Newark 67R7215

Cabeçalho BC032 2.00mm de altura da pilha, Newark 69R6950

Altura total da pilha 4,25 mm, solução barata.

Para conectores de placa de passo de 1,00 e 2,00 mm, oferecemos conectores de empilhamento:

Passo de 1.00mm através do furo, empilhamento cabeçalho: BC025

Passo de 2.00mm através do furo, empilhamento cabeçalho: BF055

ou no SMT:

Passo de 1.00mm SMT, empilhamento cabeçalho: BC055

Passo de 2.00mm SMT, empilhamento cabeçalho: BF145

Obviamente, você pode optar por usar um cabeçalho de empilhamento SMT com uma passagem pelo soquete SMT em uma PCB média e outro soquete na PCB superior para obter uma solução de empilhamento de três PCBs.

A outra opção é usar o soquete na placa de circuito impresso superior, soquete na placa de circuito impresso inferior com um cabeçalho de empilhamento através do orifício para conectar duas placas de circuito impresso extras centrais.

Infelizmente, não posso oferecer uma solução verdadeiramente modular que permita empilhar 2, 3, 4 e mais PCBs usando o mesmo conjunto de conectores. A outra questão é que os cabeçalhos de empilhamento não são estocados pela Newark e teriam um MOQ de 1.000 peças, não há como contornar isso. No entanto, espero que esses conectores possam lhe dar algumas idéias.

O GCT está trabalhando em um guia de empilhamento na Web de conectores placa a placa, mas ainda não está pronto!

Você deve investigar o formato PC / 104, feito para empilhar placas umas sobre as outras e com todos os barramentos de interconexão com os pinos do cabeçalho alinhados corretamente para sinais ISA, PCI e energia adicional, etc. Você pode comprar placas de cpu PC-104, display, rede etc.

Além disso, você pode criar o seu próprio para interconectar-se à pilha.

Na verdade, existem alguns fatores de forma 104 diferentes (menores), EBC e EBX.

https://en.wikipedia.org/wiki/PC/104

O lado negativo: as placas COTS podem estar do lado caro, especialmente. para o formato 104. As placas EBX e EBC são um pouco mais baratas.

A opção mais barata e mais cruel: use um disquete antigo ou um cabo de disco rígido IDE / PATA como "backplane". Adicione o conector de outros cabos, conforme necessário. Então você só precisa de cabeçalhos angulares em cada PCB.

Uma vantagem adicional é que a distância entre as PCBs é flexível até certo ponto, se você permitir que o cabo seja curvado.

Você pode empilhar um número indefinido de PCB como este, um sobre o outro, atravessando componentes:

Use espaçadores hexagonais M3 para manter a pilha de PCB solidamente unida e em intervalos regulares. Enquanto os espaçadores de nylon mantêm o isolamento, você pode usar os espaçadores metálicos para transmitir energia. Use tubos termo-retráteis para protegê-los contra curtos-circuitos acidentais.

Aparafuse os espaçadores metálicos, agrupando-os por positivo e negativo, e prenda-os no tubo termo-retrátil. Use uma fonte apropriada de calor (usei um isqueiro Zippo) para encolher os tubos. Em seguida, use um cortador para separar as peças:

Para transmitir sinal ou pequena potência, use o conector separador Samtec SSA 2.54 através dos orifícios . Esses conectores transversais se acasalam, para que você possa empilhá-los em um número qualquer. No meu circuito, usei o SSA-102-WT, mas os abaixo são SSA-103-WT. Como eles são separados, você pode separá-los em pedaços menores:

Finalmente, você monta toda a PCB usando os espaçadores como parafusos e tomando cuidado para que os conectores SSA estejam realmente conectados. Este é o resultado:

As colunas em preto e vermelho são os espaçadores metálicos, isolados com retração de calor. As colunas brancas são espaçadores de nylon. Os conectores SSA não são visíveis porque estão no centro da placa, ocultos pelos outros componentes.

Para referência, usei essas referências no Digikey:

• Separador sextavado em alumínio M3 de 10 mm
• Separador sextavado de Nylon de 10 mm com rosca M3
• Tubulação termo-retrátil, flexível, 6,35 mm, 2 a 1 vermelho
• Samtec SSA 2 Position Receptacle, Conector Breakaway

Cabeçalhos de pinos espaçados de 10 pinos e 0,1 polegadas em suas placas, monte o estilo 'smd', horizontalmente em sua placa (ou obtenha os cabeçalhos de pinos em ângulo reto SIP). Deixe os pinos pendurados na borda do quadro, paralelos a ele.

Crie um backplane 'vertical' com soquetes fêmea espaçados de 0,1 polegadas nos quais os cabeçalhos se conectam. soquetes em ângulo reto com o backplane.

Barato e desagradável.

Você pode fazer o mesmo com 'cabeçalhos de caixa' e soquetes de pinos. Isso proporciona estabilidade mecânica. Às vezes, coloco cabeçalhos de pinos de linha dupla montados no estilo SMD com a placa entre as linhas.

A solução do @ fraber funciona bem com isso nos testes, pois você pode descompactar tudo.

Na Control Data, costumávamos ter um PC e uma placa-mãe eviscerados para testes. Também usamos extensores de placa para que pudéssemos chegar aos componentes.