Ideas para unir / conectar / apilar una PCB en otra sin espacios

¿Qué métodos podrían ser factibles para unir / apilar una PCB inmediatamente encima de otra PCB , con las siguientes condiciones:

• Cero espacio / espacio entre los dos PCB
• Se necesitan contactos eléctricos, no solo conexión física
• Suponga que la PCB superior es aproximadamente un tercio del tamaño de la PCB inferior

Estoy en la etapa inicial de diseño de un proyecto y estoy tratando de examinar las opciones primero, así que estoy abierto a las recomendaciones de métodos estándar, así como a cualquier idea creativa.

Nota: Ya estoy familiarizado con las castellaciones de borde (también conocidas como "medias vias"), por lo que otras sugerencias serían de interés.

Por ejemplo, ¿es posible diseñarlo de manera que la PCB superior tenga contactos de almohadilla solo en la parte inferior (estilo QFN / QFP) que de alguna manera se pueden soldar en las almohadillas en la PCB inferior?

EDITAR: Para responder a la pregunta de @ Andrew:

Mi propósito de apilar las dos placas de esta manera es que la PCB superior será variable en todas las variantes de mi dispositivo (de hecho, variará no solo en lo que contiene la PCB superior sino también en el tamaño y la cantidad de contactos que tiene), de ahí el objetivo de teniendo un PCB base constante con almohadillas en las que puedo conectar un PCB superior variable.

Esta no es una respuesta directa a su pregunta, pero creo que es bastante relevante.

Hace unos años, hicimos lo mismo. Hicimos pequeñas placas hijas que usaban castellaciones de borde para soldarlas en la placa madre.

La dificultad era que teníamos componentes en la parte inferior de la PCB. Estos fueron los condensadores de desacoplamiento vitales que necesitaba el chip.

Entonces la placa base tenía vias muy grandes para acomodar estos componentes.

Puedes ver varios agujeros redondos grandes en la PCB. A través de los agujeros puedes ver los condensadores en la otra cara de las placas hijas. Dado que los orificios son solo vías grandes, terminan chapados (nuestro proveedor no ofrece orificios no chapados), por lo que debe tener cuidado de que el chapado no acorte ninguna almohadilla en la placa secundaria.

Algunas reflexiones sobre el uso de almohadillas debajo de la PCB. Supongo que te refieres a algo como este módulo Telit HE910:

Que refluye las soldaduras directamente en una PCB. Observe que en la imagen la brecha entre el módulo y la PCB principal no es cero, pero ciertamente es inferior a 1 mm. Claramente esta técnica funciona. Independientemente de los componentes que se encuentren dentro del módulo, no le importa experimentar un proceso de reflujo adicional. Esto se debe a que los componentes generalmente pueden sobrevivir al menos a dos reflujos (una vez para cada lado del tablero). Dado que esos módulos solo tienen componentes en un lado de la PCB, es casi seguro que solo han experimentado un reflujo.

En lugar de reflujo, puede sentirse tentado a usar una placa caliente para soldar un módulo como este. Esto le permitiría soldar el módulo hacia abajo sin calentar demasiado los componentes dentro del módulo. Sin embargo, desaconsejaría este método. En el momento en que la soldadura se solidifica, la PCB madre estará mucho más caliente que la PCB hija. A medida que la madre se enfría y se contrae, generará fuerzas de corte en las juntas de soldadura, y puede deformarse.

Tal vez no sea exactamente lo que está preguntando, pero le sugiero que consulte PiCrust para obtener ideas. Utilizan conectores de Hirose para lograr un diseño compacto apilado en la parte superior de la placa Raspberry Pi.

Si la placa debe ser reemplazable sin soldar, esto parece una solución bastante simple para el problema.

En mi (por cierto, experiencia limitada), las tarjetas hijas generalmente se montan en conectores de encabezado, no se sueldan directamente.

En respuesta a una pregunta sobre el conector de PCB de muy baja altura de apilamiento , @trygvis sugirió este conector Molex

Tal vez eso es de utilidad?

El problema con la soldadura cara a cara como usted describe es que esto tendrá que ser un proceso manual (no seleccionar y colocar con reflujo) a menos que desee refluir sus PCB. Además, debe estar seguro de la fijación mecánica; unas pocas etiquetas de soldadura probablemente no serán suficientes; necesitará una fijación mecánica; de lo contrario, existe un grave riesgo de fractura por vibración.

Se me ocurren dos cosas principales:

1) lo que describas podría usarse para permitir describir un paquete de tipo de protuberancia de soldadura (BGA) que usa un sustrato FR-4. Esta no es una opción de empaque poco común.

2) solía haber un tipo de cinta que podría obtener que mejoraría preferentemente la conexión eléctrica a través del grosor de la cinta mientras minimiza la conducción lateral. Solía ​​estar disponible desde 3M, pero no lo he visto en años. Y es probable que su conductividad sea insuficiente para su uso si necesita transportar cientos de mA. Esto podría darte una idea o dos.

Puede considerar el uso de una combinación de receptáculo SMT y cabezal de pasador de orificio pasante, por ejemplo: 2.54 mm DIL
SMT socket BG120 2.54
mm DIL Cabezal de pasador de orificio BG040

Puede elegir una sola fila, GCT también ofrece tonos más finos si es necesario, otras opciones aquí .

-Montar el zócalo SMT en la PCB superior.

-Conecte un encabezado de pasador a través del orificio (desde arriba) a través de ambas PCB. Obviamente, los pines del cabezal del pin de acoplamiento deben ser lo suficientemente largos como para pasar a través del receptáculo hembra SMT, ambos PCB y dejar suficiente espacio para soldar a mano.

- Suelde a mano los pines del encabezado expuestos en el lado inferior de la PCB inferior.

Vea el boceto adjunto (disculpe mi horrible dibujo) , no estoy seguro de si esto funcionará para usted, ¡solo una idea!

Nota: los productos estándar GCT disponibles a través de Newark, cualquier longitud de pin no estándar tiene un MOQ más alto (al menos 1k piezas).