Circuit Shorts: Bevestigingsmethodes voor printplaten
29 april 2021
op
op

Sommige connectoren zijn berucht omdat ze de neiging hebben om van het bord te breken en de pads en tracks van de printplaat beschadigen. Normaal gesproken zijn het de randconnectoren en, bijna altijd, zijn het micro-USB-connectoren voor opbouwmontage. Het probleem is dat wanneer we een kabel aan deze connectoren verbinden of losmaken, de kabel een hefboom wordt en de krachten zo heftig zijn dat de soldeerverbindingen gemakkelijk kunnen verzwakken of breken.
Een ervaren technicus leerde me een trucje: plaats via's in de SMD-pads om z-as bevestigingspunten voor de printplaat te maken; je verliest wat ruimte maar aan de andere kant, in ruil daarvoor krijg je misschien een betere mechanische bevestiging van de connector.
Voor de duidelijkheid, we hebben het over via's in mechanische pads of voor de stroomvoorziening. Het gebruiken van via's in signaaltracks met hoge frequentie zal obstakels creëren die de signaalintegriteit zouden beïnvloeden, het beste is om dit te vermijden. Wat ik heb beschreven, staat ook bekend als via-in-pad, en dat komt met een aantal mogelijke problemen die we moeten overwegen, aangezien ze kunnen:
Bovenstaande hoeft niet per se een probleem te zijn als je met de hand soldeert of de enige gebruiker van het apparaat bent, maar het kan zijn dat je bord machinaal wordt geassembleerd of naar volume-productie gaat. In dat geval kun je je het beste houden aan wat de IPC aanbeveelt, en als je het geluk hebt toegang te hebben tot hun specificaties. Je kan ook je printplaat fabrikant om advies vragen, wat altijd een goede suggestie is.
Dat gezegd hebbende, als je de ruimte aan de onderkant van de printplaat hebt, ga dan gewoon voor connectoren met voorgeboorde gaten voor de bevestiging. Als je printplaat in een behuizing gemonteerd wordt, moet je sowieso een robuuste mechanische versteviging maken, en dat zou de extra via's niet zo zinvol maken.
Het is dus een leuke truc, maar in de praktijk is het niet zo handig. Is het elders wel nuttig?
Vertaling: Hans Adams
Een ervaren technicus leerde me een trucje: plaats via's in de SMD-pads om z-as bevestigingspunten voor de printplaat te maken; je verliest wat ruimte maar aan de andere kant, in ruil daarvoor krijg je misschien een betere mechanische bevestiging van de connector.
Voor de duidelijkheid, we hebben het over via's in mechanische pads of voor de stroomvoorziening. Het gebruiken van via's in signaaltracks met hoge frequentie zal obstakels creëren die de signaalintegriteit zouden beïnvloeden, het beste is om dit te vermijden. Wat ik heb beschreven, staat ook bekend als via-in-pad, en dat komt met een aantal mogelijke problemen die we moeten overwegen, aangezien ze kunnen:
- Leidt soldeerpasta weg van het pad in het gat, waardoor de soldeerverbinding verzwakt
- Verspreid de temperatuur op een onverwachte manier dat kan leiden tot een verzwakt soldeer pad
- Creëert een oneffen pad-oppervlak dat zwakke plekken kan veroorzaken

Bovenstaande hoeft niet per se een probleem te zijn als je met de hand soldeert of de enige gebruiker van het apparaat bent, maar het kan zijn dat je bord machinaal wordt geassembleerd of naar volume-productie gaat. In dat geval kun je je het beste houden aan wat de IPC aanbeveelt, en als je het geluk hebt toegang te hebben tot hun specificaties. Je kan ook je printplaat fabrikant om advies vragen, wat altijd een goede suggestie is.
Dat gezegd hebbende, als je de ruimte aan de onderkant van de printplaat hebt, ga dan gewoon voor connectoren met voorgeboorde gaten voor de bevestiging. Als je printplaat in een behuizing gemonteerd wordt, moet je sowieso een robuuste mechanische versteviging maken, en dat zou de extra via's niet zo zinvol maken.
Het is dus een leuke truc, maar in de praktijk is het niet zo handig. Is het elders wel nuttig?
Aanvullende informatie over printplaat bevestigingen en meer
Geïnteresseerd in het ontwerpen van schakelingen, printplaten, bevestigingsmiddelen en aanverwante onderwerpen?- S. Drimer, "The Art of Routing: Via Fasteners," BoldPort.com, 2015.
- Electrical Engineering Stack Exchange, "Using a Via to Strengthen Surface Mount Connector On or Near Pad," 2020.
- Abonneer je op de tag "Circuit Shorts" voor updates wanneer nieuwe artikelen worden gepubliceerd.
- Kijk voor het snel vervaardigen van prototypes op ElektorPCB4Makers, je kunt in drie werkdagen twee printplaat-prototypes geleverd krijgen!
Vertaling: Hans Adams
Read full article
Hide full article
Discussie (3 opmerking(en))
eduino.io #oetelx 3 jaar geleden
Als je dat doet loop je de kans dat je soldeerpasta tijdens het reflowen in de via's verdwijnt en niet bijdraagt aan de hechting van je component.
De schrijver heeft hiervan gehoord (trucje) maar toont geen voordelen of nadelen en blijft steken in "ik weet het niet" en in een verwijzing naar de IPC standaard footprints.
Zelf adviseer ik SMT connectoren te gebruiken die een soort PIN/GAT/SLEUF constructie hebben.
Deze connectoren zijn tegen lage kosten volledig machinaal te plaatsen.
Connectoren met enkel een klein footprint-oppervlak probeer ik altijd te vermijden.
Doordat de pinnen die in doorgemetaliseerde sleufjes vallen heb je veel meer hechting dan de hechting van het koperfolie aan de FR4 drager.
Als voorbeeld geef ik deze USB C female connector : https://eduino.io/products/korean-hroparts-elec-type-c-31-m-12-5pcs-usb-c-connector-for-tigard-ft2232-jtag-programmer ten opzichte van deze https://www.amazon.com/HDMIHOME-Type-C-Female-Socket-Connector/dp/B00ZUA5I84 die mechanisch veel zwakker is.
De eerste heeft dus altijd mijn voorkeur, SMT, sleuf en pinnetje.
Groet,
Edwin
A.G.H. Oetelaar 3 jaar geleden
Vooral op de hoekpunten van de connector kan dit werkelijk bijdragen.
Pure old school pin connectoren zijn zeker mechanisch beter bestand tegen grote krachten. Is leuk voor een proto of een evaluatie / hobby project, maar als een PCB in massa volume productie gemaakt moet worden, geen voorkeur, dan word het een dure connector oplossing.
Wat ook kan helpen als het geen controlled impedance is, is om de track dicht bij de connector een stuk breder te maken en teardrops toevoegen.
SMD connectoren die erop ontworpen zijn met extra pinnen (pin in paste) zijn zeker een goede oplossing. Maar niet elke connector is geschikt voor pin in paste.
sjopun 3 jaar geleden
Maar ja, er moet wel ruimte voor zijn en je moet wel een connector hebben die er geschikt voor is.