Выйдите из моего пространства! Области хранения ПХБ в Z-оси
Профилактика ПХД не только существует на доске, сама. Когда дело доходит до предоставления компонентам пространства, в котором они нуждаются, как команда дизайнеров рассматривает ось z «ltr»> В моей предыдущей статье я говорил о областях поддержки PCB и почему они важны. Но области поддержки PCB не просто относятся к доске, сама. Область поддержки также может включать в себя корпус, в котором он находится, что должно быть в состоянии защитить печатную плату внутри, даже при стрессе. Итак, как мы можем предотвратить проникновение оболочки на ось z печатной платы?
Опять же, ссылаясь на мою последнюю статью, я упомянул, что я определил два метода для эффективного внедрения протоколов PCB в дизайне печатных плат. Первым я рекомендовал 3D-моделирование, чтобы дать вам возможность предвидеть проблемы перед изготовлением.
Второй способ - эффективно общаться со всеми членами команды в отношении всех изменений дизайна и иметь открытый взгляд на комментарии членов и / или отзывы. Это работает, конечно, только в том случае, если у вас есть полностью укомплектованная команда, включая системного инженера, инженера-испытателя, дизайнера макета печатной платы, инженера-проектировщика / инженера-электрика, инженера-механика и, конечно же, техников сборки. Получение всех членов команды в одной комнате - да, совещание по обзору дизайна! - открыто обсуждать дизайн будет наиболее эффективным и полезным. Это становится исключительно важным при работе с корпусами.
Итак, давайте посмотрим, как мы можем приблизиться к анализу приложения и тому, как он относится к областям контроля.
Анализ корпусов
Рассмотрим корпус из листового металла SSD, как показано на рисунке ниже.
Пример корпуса SSD. Изображение предоставлено компанией Samsung
Меньше материала листового металла приравнивается к меньшему количеству денег, не так ли? Правда, но в какой момент листовой металл становится слишком тонким? Чтобы получить правильный (научный) ответ, в отличие от угадывания, мы должны попросить нашего члена инженера-механика смоделировать корпус SSD, а также провести анализ напряжений для различных толщин листового металла. Цель здесь состоит в том, чтобы определить, при какой толщине листовой металл отклоняется достаточно далеко, чтобы вступить в контакт с основными электрическими компонентами. Если листовой металл должен был непосредственно контактировать с конденсаторами, например, искры могут летать!
По словам Энди Джонстона из Johnston Engineering, «Структурный анализ является важной частью цикла разработки продукта, когда у вас есть детали или сборки, которые должны быть достаточно прочными, чтобы противостоять приложенным нагрузкам. Анализ конечных элементов (FEA) - это один инструмент, используемый в структурных анализ для моделирования напряжений и деформаций материалов при приложенных нагрузках, таких как силы, крутящие моменты или тепловое расширение. FEA позволяет инженеру-механику предсказать, как сборка SSD будет реагировать на приложенные нагрузки и проверить структурную пригодность конструкции до прототипа когда-либо сфабрикованы ».
Как может выглядеть этот анализ? Давайте рассмотрим этот процесс.
Пример применения листового металлического шкафа
Чтобы помочь продемонстрировать анализ напряжений листового металла, я использовал исследование, предоставленное Johnston Engineering, для иллюстрации того, как отклонение листового металла происходит в зависимости от толщины материала. В этом исследовании предполагается, что когда человек сжимает SSD, к корпусу прилагается 5 фунтов силы - это обычное явление и ожидается, что SSD будет сжат во время процесса установки.
Предположения:
- На каждую сторону в овальной форме на середине внешнего корпуса наносят нагрузку 5 фунтов.
- Отверстия для винтов в крышке и верхней поверхности печатной платы фиксируются геометрически (что означает, что они не перемещаются).
- См. Рисунки 4 и 5.
Рисунок 4. 3D-модель SSD (твердотельный накопитель). Изображение предоставлено компанией Johnston Engineering
Рисунок 5. Нагрузка на 5 фунтов, приложенная к корпусу. Изображение предоставлено Johnston Engineering
Сценарий анализа №1:
-
Используя крышку из листового металла толщиной 0, 020 дюйма, между конденсаторами и металлической крышкой находится зазор 0, 060 дюйма. График смещения (рис. 6) показывает силу 5 фунтов, приводящую к смещению 0, 078 дюйма, что означает, что конденсаторы контактируют с крышкой.
Рисунок 6. Нагрузка на 5 фунтов, нанесенная на крышку толщиной 0, 020 дюйма, приводит к тому, что крышка касается конденсаторов на печатной плате. Изображение предоставлено Johnston Engineering
Сценарий анализа №2:
Используя листовой металл толщиной 0, 040 дюйма, между конденсаторами и корпусом находится начальный зазор 0, 040 дюйма. Применение той же нагрузки на 5 фунтов приводит только к смещению 0, 010 ", что означает, что все еще имеется 0, 030" зазора - крышка не касается конденсаторов (см. Рисунок 7).
Рисунок 7. Нагрузка на 5 фунтов на корпус толщиной 0, 040 дюйма. Крышка не контактирует с конденсаторами. Изображение предоставлено Johnston Engineering
Поэтому, когда вы хотите минимизировать стоимость листового металла и поддерживать желаемую область хранения ПХД на оси Z, крышка толщиной 0, 040 дюйма будет лучшим выбором, чем крышка 0, 020 дюйма. Это обеспечит отсутствие электрического замыкания, когда человек сжимает SSD с силой 5 фунтов.
В итоге
При проектировании печатной платы может быть легко или соблазнительно игнорировать области контроля PCB. Однако такие области защиты важны для надежного проектирования. Чтобы гарантировать, что области контроля PCB должным образом поддерживаются, вам следует использовать инженера-механика, который способен создавать 3D-модели и проводить анализ напряжений. И, наконец, эффективное общение с членами команды помогает предотвратить нарушения областей содержания ПХД и тем самым сократить время, деньги и энергию, необходимые для проектирования и производства пересмотренных ПХД.