Conception de circuits imprimés: composants de trou traversant des deux côtés?

Je fais un appareil, mais le PCB devient assez grand. Je n'ai jamais fait de PCB double face auparavant, mais j'y pense maintenant. J'en ai soudé une à l'école, où les composants SMD étaient en haut et les composants à travers les trous en bas. Est-ce une mauvaise pratique de mettre en place des composants de trou des deux côtés? Je ne peux penser à aucun inconvénient à cela, mais je veux en être sûr. Cela me ferait gagner beaucoup d'espace

Si vous envisagez de souder à la main, les pièces traversantes des deux côtés sont réalisables.

Le problème avec la fabrication est cependant qu'il est difficile de faire couler la soudure avec des pièces de trou traversant des deux côtés. Vous pouvez le faire, mais vous devrez peut-être faire beaucoup de masquage de soudure conforme, une fois de chaque côté, ce qui est coûteux en main-d'œuvre et coûteux. Certaines maisons fabriques ont un équipement spécialisé qui permet une soudure plus sélective, mais cela implique des coûts d'installation, donc à moins que ce ne soit un gros tirage, le coût par carte est important.

Comme pour toutes les cartes remplies de double côté, l'économie d'espace est limitée par la routabilité. Sur une planche dense, l'utilisation de l'autre côté ne vous offre pas autant d'espace que vous l'imaginez et ajoute un coût considérable.

De plus, étant donné que les pièces de trou traversant sont déjà effectivement à double face, les fils traversent de l'autre côté, vous ne pouvez pas réutiliser les endroits où les choses traversent et vous devez pouvoir voir ces fils pour les souder. Encore une fois, cela vous permet d'économiser très peu.

L'utilisation de SMT au lieu du trou traversant est une meilleure façon de réduire la taille.

Si la carte est encore trop grande avec un SMT peuplé des deux côtés, votre prochain meilleur pari est de diviser la carte en deux avec des connecteurs appropriés afin que vous puissiez en faire un sandwich. Cela peut être conçu avec les deux parties sur un seul panneau et fabriqué en une seule carte et divisé et assemblé plus tard. Une autre alternative consiste à le construire sur un circuit flexible et à le replier.

Cela ne gagnera pas beaucoup de densité ...

En général, la charge double face pour des raisons de densité ne vaut que lorsque SMT entre en jeu - soit comme une carte à technologie mixte, comme on le voit généralement dans les produits de consommation utilisant le soudage à la vague, soit comme une charge principalement SMT à double face, comme on le trouve dans les cartes à plus haute densité avec BGA et celles où un processus de refusion / combinaison sélective est utilisé. Comme le fait remarquer Trevor, la majeure partie de l'espace est occupée par les zones du pad, qui ne peuvent de toute façon pas se chevaucher. De plus, essayer de faire une charge double face avec des pièces en vis-à-vis soulève des problèmes de dégagement pièce contre carte par rapport à la garniture de plomb, sans parler des graves difficultés de séquencement des étapes de bourrage et de soudage, qui peuvent même forcer l'assemblage d'une carte à la main ou partiellement farci, soudé, puis farci plus et soudé à nouveau. Ces deux sont des tueurs en production.

Mais cela peut être un gain de simplicité de mise en page

J'ai cependant effectué une charge double face dans une conception entièrement THT. Pourquoi? Parce que placer des pièces à l'arrière d'une carte peut être d'une grande aide pour obtenir les bus dans le bon sens. Devoir passer de IO0 à D7 puis Q7 à DQ0 peut créer un schéma déroutant; en plus de cela, la rétro-annotation de ce genre de chose est quelque chose que tous les outils ne supportent pas particulièrement bien. Dans une situation d'assemblage à la main, il est plus facile de gifler la partie incriminée au bas de la carte, surtout si vos outils de mise en page ont un mauvais support de rétro-annotation, comme je l'ai mentionné plus tôt.

On peut imaginer mettre un ou deux composants THT extra-larges sur le côté inférieur et le reste de l'électronique sur le côté supérieur. Pour y parvenir, vous devrez commander une palette de soudure (un adaptateur) pour votre PCB pour maintenir les pièces en place pendant le soudage. Coût supplémentaire entre 700 $ / € et 2000 + quelques coûts de production supplémentaires. Mais les composants THT doivent être vraiment gros et l'avantage évident pour en valoir la peine. Une palette de soudure ou un autre type d'adaptateur auto-fabriqué peut également être nécessaire pour le soudage manuel.

En plus de ce qui a déjà été dit en termes de gain d'espace, le placement des composants TH des deux côtés complique le processus de conception de manière exponentielle, car la seule chose à l'esprit est l'accessibilité des plots de soudure des composants avec un fer à souder. Cela ressemble à un cauchemar retravaillé, à moins qu'il ne s'agisse que d'une poignée de composants. D'après mon expérience, il est temps de passer à des composants à montage en surface, peut-être sans passer complètement à côté de tous les composants de TH, mais à la place en commençant par les passifs et en utilisant les packages "plus grands" disponibles, tels que 1206 ou 0805, qui sont assez grand pour souder avec n'importe quelle pièce émoussée chaude en acier. Une fois que vous aurez acquis confiance en la technologie, vous ne retournerez plus jamais aux composants TH, à moins que vous n'ayez pas le choix.

Les pièces de trou sont agréables car les jambes font leurs propres vias pour le routage sur le côté inférieur. Le même composant que le SMD doit avoir un via ajouté, et est souvent plus large que le trou traversant lors de l'utilisation de fils de mouette. Je suppose que si vous aviez de grandes parties du corps en plastique qui avaient besoin de refroidissement, les mettre en bas et monter la carte terminée contre un boîtier métallique pourrait être pratique.

SMT avec un simple four de refusion m'a beaucoup facilité la vie. Nous refondons avec un vieux grille-pain Sears à 4 éléments et une sonde thermocouple dans un multimètre pour la surveillance de la température. Gain de temps lors de l'assemblage à la main par rapport au soudage de chaque fil à la main, et comme indiqué ci-dessus, les pièces de taille 0805 et 1206 sont assez faciles à placer à la main (0603 et 0402, oubliez-le!). Les pochoirs de pâte à souder en mylar de 3 et 4 mil d'épaisseur de Pololu.com sont parfaits pour les petites cartes et de nombreuses tailles de tampon plus grandes telles que les transistors, les composants TQFP 44 fils et 64 fils, pas si bon pour les paquets TQFP 100 fils. La hauteur des pièces est le facteur déterminant. J'ai commencé à commander des pochoirs en métal sur iteadstudio.com pour des planches de 10 cm x 10 cm, le mylar bougeait trop lorsque de la pâte à souder à la raclette traversait le pochoir, les pochoirs en métal ne s'enfilaient pas.

Nous fabriquons des planches double face avec des composants des deux côtés depuis un petit moment. Le côté inférieur est d'abord refondu, puis refroidi et du ruban Kapton est utilisé sur les composants plus gros, juste au cas où. Ensuite, les coussinets latéraux supérieurs sont collés, les pièces placées et refondues. C'est vraiment pratique pour placer des cristaux, des bouchons et des résistances à côté des broches du microcontrôleur en bas tout en n'ayant pas ces mêmes pièces sur le dessus pour acheminer les fils loin des broches uC.

Les PLD / FPGA modernes, etc. font un travail incroyable pour éliminer les circuits intégrés discrets. Les cartes que j'ai conçues il y a 30 ans qui étaient une logique TTL mur à mur peuvent maintenant être remplacées par un seul FPGA. Avec des composants montés en surface, des FPGA et des micros intégrés, les cartes que nous avions fabriquées il y a 20-30 ans auraient un quart de la taille ou plus petites.