Idee per collegare / collegare / impilare un PCB su un altro senza spazio

Quali metodi potrebbero essere fattibili per collegare / impilare un PCB immediatamente sopra un altro PCB , con le seguenti condizioni:

• Spaziatura / spazio zero tra i due PCB
• Sono necessari i contatti elettrici, non solo l'attacco fisico
• Supponiamo che il PCB superiore abbia circa un terzo delle dimensioni del PCB inferiore

Sono nella fase iniziale di progettazione di un progetto e sto provando prima a esaminare le opzioni, quindi sono aperto alle raccomandazioni sui metodi standard e alle idee creative.

Nota: ho già familiarità con le castellature dei bordi ("vie intermedie" dell'AKA), quindi altri suggerimenti potrebbero essere interessanti.

Ad esempio, è possibile progettarlo in modo tale che il PCB superiore abbia contatti dei pad solo nella parte inferiore (stile QFN / QFP) che sono in qualche modo saldabili sui pad sul PCB inferiore?

EDIT: per rispondere alla domanda di @ Andrew:

Il mio scopo di impilare le due schede in questo modo è che il Top PCB sarà variabile tra le varianti del mio dispositivo (in realtà, variabile non solo in ciò che contiene il Top PCB ma anche dimensioni e numero di contatti che ha), quindi l'obiettivo di avere un PCB base costante con cuscinetti su cui posso collegare un PCB superiore variabile.

Questa non è una risposta diretta alla tua domanda, ma penso che sia abbastanza pertinente.

Alcuni anni fa, abbiamo fatto la stessa cosa. Abbiamo creato delle piccole schede figlia che utilizzavano le castellature dei bordi per saldarle sulla scheda madre.

La difficoltà era che avevamo componenti sul lato inferiore del PCB. Questi erano i condensatori di disaccoppiamento vitali necessari per il chip.

Quindi la scheda madre aveva vie molto grandi per ospitare questi componenti.

Nel PCB sono presenti numerosi fori rotondi di grandi dimensioni. Attraverso i fori è possibile vedere i condensatori sul rovescio delle schede madri. Poiché i fori sono solo grandi vie, finiscono per essere placcati (il nostro fornitore non offre fori non placcati), quindi devi stare attento che la placcatura non cortocircuiti i cuscinetti sulla scheda figlia.

Qualche idea sull'uso dei pad sotto il PCB. Suppongo che intendi qualcosa come questo modulo Telit HE910:

Quale rifusione saldature direttamente su un PCB. Si noti che nella foto lo spazio tra il modulo e il PCB principale non è zero, ma sicuramente inferiore a 1 mm. Chiaramente questa tecnica funziona. Qualunque componente si trovi all'interno del modulo, non dispiace subire un ulteriore processo di riflusso. Questo perché i componenti possono di solito sopravvivere almeno due reflow (una volta per ogni lato della scheda). Dato che quei moduli hanno solo componenti su un lato del PCB, hanno quasi sicuramente subito un riflusso.

Invece di ridisporre, potresti essere tentato di usare una piastra calda per saldare un modulo come questo. Ciò consentirebbe di saldare il modulo verso il basso senza surriscaldare i componenti all'interno del modulo. Tuttavia, vorrei sconsigliare questo metodo. Al momento la saldatura si solidifica, il PCB della madre sarà molto più caldo del PCB della figlia. Man mano che la madre si raffredda e si restringe, genererà forze di taglio nelle articolazioni di saldatura e potrebbe deformarsi.

Forse non è esattamente quello che stai chiedendo, ma ti suggerisco di dare un'occhiata a PiCrust per idee. Usano i connettori di Hirose per ottenere un design impilato compatto sulla parte superiore della scheda Raspberry Pi.

Se la scheda deve essere sostituibile senza saldature, sembra una soluzione abbastanza semplice al problema.

Nella mia esperienza (certamente ristretta) le carte figlie sono generalmente montate su connettori di intestazione, non saldati direttamente.

In risposta a una domanda sul connettore PCB di altezza di impilamento molto bassa , @trygvis ha suggerito questo connettore Molex

Forse è utile?

Il problema con la saldatura faccia a faccia mentre descrivi è che questo dovrà essere un processo manuale (non pick-and-place con reflow) a meno che tu non voglia reflow dei tuoi PCB. Inoltre, dovresti essere sicuro del fissaggio meccanico - alcuni tag di saldatura probabilmente non saranno sufficienti - avrai bisogno di un fissaggio meccanico altrimenti c'è un serio rischio di frattura da vibrarion.

Mi vengono in mente due cose principali:

1) ciò che viene descritto potrebbe essere utilizzato per consentire di descrivere un pacchetto di tipo BGA (solder bump) che utilizza un substrato FR-4. Questa non è un'opzione di imballaggio insolita.

2) c'era un tipo di nastro che si poteva ottenere che avrebbe migliorato preferibilmente il collegamento elettrico attraverso lo spessore del nastro minimizzando la conduzione laterale. Ero disponibile da 3M, ma non lo vedo da anni. E la sua conduttività probabilmente non era sufficiente per l'uso se è necessario trasportare 100 mA di mA. Questo potrebbe darti un'idea o due.

Si potrebbe prendere in considerazione l'utilizzo di una combinazione di presa SMT e intestazione con perno passante, ad esempio:
presa SMD
DIL 2,54 mm BG120 Intestazione con perno passante DIL 2,54 mm BG040

Puoi scegliere una fila, GCT offre anche tonalità più fini, se necessario, altre opzioni qui .

-Montare la presa SMT sul PCB superiore.

-Inserire un'intestazione del perno passante (dall'alto) attraverso entrambi i PCB. Ovviamente i perni di intestazione del perno di accoppiamento dovrebbero essere abbastanza lunghi da passare attraverso la presa femmina SMT, entrambi i PCB e lasciarti abbastanza spazio per saldare a mano.

-Saldare i perni di intestazione esposti sul lato inferiore del PCB inferiore.

Vedi lo schizzo allegato (scusa il mio disegno orribile) , non sono sicuro che funzionerà per te, solo un'idea!

Nota: prodotti standard GCT disponibili tramite Newark, qualsiasi lunghezza dei pin non standard porta un MOQ più elevato (almeno 1k pezzi).