PCB-Design: Durchgangsbohrungskomponenten auf beiden Seiten?

Ich mache ein Gerät, aber die Leiterplatte wird ziemlich groß. Ich habe noch nie eine doppelseitige Leiterplatte hergestellt, aber ich denke jetzt darüber nach. Ich habe eine in der Schule gelötet, wo SMD-Komponenten oben und Durchgangslochkomponenten unten waren. Ist es eine schlechte Praxis, Lochkomponenten auf beiden Seiten durchzustecken? Ich kann mir keine Nachteile vorstellen, aber ich möchte sicher sein. Das würde mir viel Platz sparen

Wenn Sie von Hand löten möchten, können Sie durch beidseitige Durchgangsbohrungsteile führen.

Das Problem bei der Herstellung ist jedoch, dass es schwierig ist, Lötmittel mit Durchgangsbohrungsteilen auf beiden Seiten zu fließen. Sie können dies tun, müssen jedoch möglicherweise einmal pro Seite eine Menge konformer Lötmaskierung durchführen, was arbeitsintensiv und teuer ist. Einige Fabrikhäuser verfügen über spezielle Geräte, die ein selektiveres Löten ermöglichen, aber damit sind Einrichtungskosten verbunden. Wenn es sich also nicht um eine große Auflage handelt, sind die Kosten pro Platinenfaktor erheblich.

Wie bei allen doppelseitig bestückten Boards ist die Platzersparnis jedoch durch die Routingfähigkeit begrenzt. Auf einem dichten Brett kostet die Verwendung der anderen Seite nicht so viel Platz, wie Sie sich vorstellen können, und verursacht erhebliche Kosten.

Da die Durchgangsbohrungsteile bereits effektiv doppelseitig sind und die Leitungen auf die andere Seite ragen, können Sie die Stellen, an denen Dinge durchstoßen, nicht wiederverwenden, und Sie müssen in der Lage sein, diese Leitungen zu sehen, um sie zu löten. Es spart Ihnen also sehr wenig.

Die Verwendung von SMT anstelle eines Durchgangslochs ist ein besserer Weg, um die Größe zu reduzieren.

Wenn das Board mit beidseitig bevölkertem SMT immer noch zu groß ist, ist es am besten, das Board mit geeigneten Anschlüssen in zwei Teile zu teilen, damit Sie daraus ein Sandwich machen können. Das kann mit beiden Teilen auf einer einzigen Platte entworfen und als einzelne Platte hergestellt und später geteilt und zusammengebaut werden. Eine andere Alternative besteht darin, es auf einer flexiblen Schaltung aufzubauen und zusammenzufalten.

Dies wird nicht viel Dichte gewinnen ...

Im Allgemeinen lohnt sich eine doppelseitige Last aus Gründen der Dichte nur dann, wenn SMT ins Spiel kommt - entweder als Mischtechnikplatine, wie sie üblicherweise in Verbraucherprodukten mit Wellenlöten verwendet wird, oder als meist doppelseitige SMT-Last, wie sie gefunden wird in Karten mit höherer Dichte mit BGAs und solchen, bei denen ein Reflow / selektiver Kombinationsprozess verwendet wird. Wie Trevor betont, wird der größte Teil des Platzes von den Pad-Bereichen eingenommen, die ohnehin nicht überlappt werden können. Darüber hinaus wirft der Versuch, eine doppelseitige Last mit einander gegenüberliegenden Teilen auszuführen, Probleme hinsichtlich des Abstands zwischen Teilen und der Platine gegenüber der Blei-Trimmung auf, ungeachtet der schwerwiegenden Schwierigkeiten bei der Sequenzierung von Füll- und Lötschritten, die sogar dazu führen können, dass eine Platine von Hand zusammengebaut wird oder teilweise gestopft, gelötet, dann mehr gestopft und wieder gelötet. Beide sind Mörder in der Produktion.

Dies kann jedoch zu einer Verbesserung der Layout-Einfachheit führen

Ich habe jedoch eine doppelseitige Last in einem vollständig THT-Design durchgeführt. Warum? Weil das Anbringen von Teilen auf der Rückseite eines Boards eine große Hilfe sein kann, um Busse richtig herum zu bringen. Wenn Sie von IO0 zu D7 und dann von Q7 zurück zu DQ0 wechseln müssen, kann dies zu einem verwirrenden Schema führen. Darüber hinaus ist die Rückannotation dieser Art von Dingen etwas, das nicht alle Werkzeuge besonders gut unterstützen. In einer Handmontagesituation ist es einfacher, den fehlerhaften Teil auf die Unterseite der Platine zu schlagen, insbesondere wenn Ihre Layout-Tools, wie bereits erwähnt, eine schlechte Unterstützung für Rückannotationen aufweisen.

Man kann sich vorstellen, ein oder zwei extra große THT-Komponenten auf der Unterseite und den Rest der Elektronik auf der Oberseite anzubringen. Um dies zu erreichen, müssen Sie eine Lötpalette (einen Adapter) für Ihre Leiterplatte bestellen, um die Teile während des Lötens an Ort und Stelle zu halten. Zusätzliche Kosten zwischen $ / € 700 und 2000 + einige zusätzliche Produktionskosten. Aber die THT-Komponenten müssen wirklich groß und der Vorteil offensichtlich sein, damit es sich lohnt. Eine Lötpalette oder eine andere Art von selbst hergestelltem Adapter kann auch zum manuellen Löten erforderlich sein.

Zusätzlich zu dem, was bereits in Bezug auf den Platzgewinn gesagt wurde, erschwert das beidseitige Platzieren von TH-Bauteilen den Entwurfsprozess exponentiell, da die Zugänglichkeit der Lötpads der Bauteile mit einem Lötkolben im Vordergrund steht. Das klingt nach einem Albtraum der Überarbeitung, es sei denn, es handelt sich nur um eine Handvoll Komponenten. Nach meiner Erfahrung ist es an der Zeit, auf oberflächenmontierte Komponenten umzusteigen, möglicherweise ohne alle Komponenten vollständig von TH zu wechseln, sondern stattdessen mit den passiven Komponenten zu beginnen und die "größeren" verfügbaren Pakete wie 1206 oder 0805 zu verwenden groß genug, um mit jedem heißen stumpfen Stück Stahl zu löten. Sobald Sie Vertrauen in die Technologie gewonnen haben, werden Sie nie mehr zu TH-Komponenten zurückkehren, es sei denn, Sie haben keine andere Wahl.

Thruhole-Teile sind schön, da die Beine ihre eigenen Durchkontaktierungen für das Fräsen auf der Unterseite bilden. Dieselbe Komponente wie SMD muss über eine Durchkontaktierung verfügen und ist bei Verwendung von Möwenflügelleitungen häufig breiter als das Durchgangsloch. Ich nehme an, wenn Sie große Kunststoffkörperteile hatten, die gekühlt werden mussten, könnte es nützlich sein, sie auf den Boden zu legen und die fertige Platine gegen ein Metallgehäuse zu montieren.

SMT mit einem einfachen Reflow-Ofen hat mein Leben viel einfacher gemacht. Wir fließen mit einem alten Sears 4-Element-Toaster und einer Thermoelement-Sonde in ein Multimeter zur Temperaturüberwachung zurück. Spart Zeit beim Zusammenbau von Hand im Vergleich zum Löten jeder einzelnen Leitung von Hand. Wie oben erwähnt, lassen sich Teile der Größen 0805 und 1206 recht einfach von Hand platzieren (0603 und 0402, vergessen Sie es!). 3 und 4 mil dicke Mylar-Lötpastenschablonen von Pololu.com eignen sich hervorragend für kleine Platinen und viele "größere" Pad-Größen wie Transistoren, 44-adrige und 64-adrige TQFP-Komponenten, nicht so gut für 100-adrige TQFP-Gehäuse. Die Teilung der Teile ist der bestimmende Faktor. Ich habe angefangen, Metallschablonen für 10 cm x 10 cm große Bretter bei iteadstudio.com zu bestellen. Das Mylar bewegte sich zu stark, als Lötpaste über die Schablone gepresst wurde, die Metallschablonen nicht.

Wir machen seit einiger Zeit doppelseitige Platten mit Komponenten auf beiden Seiten. Die Unterseite wird zuerst aufgeschmolzen, dann abgekühlt und Kapton-Klebeband für die größeren Komponenten als Just-in-Case verwendet. Dann werden die oberen Seitenpolster eingefügt, Teile platziert und erneut geflossen. Dies ist sehr praktisch, um Kristalle, Kappen und Widerstände neben den Mikrocontroller-Stiften unten anzubringen, ohne dass oben dieselben Teile im Weg sind, um die Leitungen von den uC-Stiften wegzuleiten.

Moderne PLDs / FPGAs usw. leisten hervorragende Arbeit bei der Beseitigung diskreter ICs. Boards, die ich vor 30 Jahren entworfen habe und die Wand-zu-Wand-TTL-Logik waren, können jetzt durch ein einziges FPGA ersetzt werden. Mit oberflächenmontierten Komponenten, FPGAs und eingebetteten Mikros wären Boards, die wir vor 20 bis 30 Jahren hergestellt haben, ein Viertel der Größe oder kleiner.