PCB'yi bir ürünün yapısının bir parçası olarak kullanmak uygun mudur?

Birlikte çalıştığım endüstriyel ve ürün tasarımcıları, PCB'yi ürünlerimizin fiziksel yapısının ayrılmaz bir parçası olarak kullanma fikrine geri dönmeye devam ediyor.

Duvara monte ürünlerimiz var ve bundan oldukça rahatsızım. Benim iddiam şudur: "İyi bir tasarım prensibi değil, PCB genellikle sadece kendi ağırlığını desteklemeli ve çerçeve gibi gereksiz şeyleri değil"

Desteklenen parçaların nispeten hafif olduğunu iddia ediyorlar. Bu, çift taraflı bant kullanarak PCB'nin boş (parça veya bileşen yok) kısmına veya çerçeveye bantlanmış plastik PCB klipslerine ince bir paslanmaz çelik çerçevenin desteklenmesini de içerir. Bugün argümanımı "hangi tasarım müdürü? Bunu nerede söylediğini göster" diyerek itiraz ettiler

Bu tip çözümler endüstriyel tasarımcılardan sık sık gelebilir, çünkü onlar için çok fazla maliyet problemi çözer ve ayrıca yapısal sorumluluğun bir kısmını PCB tasarımına indirir.

Bence, PCB'leri "asmak" için tasarlanan ürünler tipik olarak ürün tasarımcısı tarafından kanıtlanmakta ve test edilmektedir. Örneğin, büyük bir GPU ısı emicisi yerleştirmeyi planladığımız her şeyden daha ağırdır. Bununla birlikte, PCB'lerin kendi parçalarımızı "asarsak", yeterince bilmediğim bir tasarım dünyasına giriyoruz.

Belki biri beni bu tür konularda bazı cevaplara yönlendirebilir. Lehim çatlamaya başlamadan önce bir PCB'nin alabileceği kuvvetler üzerine bir miktar malzeme almak iyi olur. Ya da belki birisi PCB'yi yapının bir parçası olarak kullanan bir üretim ürünü görmüş olabilir? Biz küçük bir işletmeyiz, ancak ürünlerimiz seri üretim sınıfıdır ve CE gibi standart onaylarını takip etmemiz gerekecektir.

PCB'ler birçok uygulamada yapısal malzeme olarak kullanılır. Doğru şekilde yüklediğinizden emin olursanız - bükülme yükleri yok, sadece gerilme - birçok uygulama için yararlı olan çok güçlü ve sert bir malzeme olabilir. Ayrıca, PCB'lere çok fazla ince ayrıntı koyabilirsiniz, böylece çok fazla mekanik karmaşıklığı çok ucuz bir sürece devredebilirsiniz. Bu, diğer mekanik bileşenlerinizin üretilebilirliğini ve düşük maliyetini artırabilir.

PCB'leri yapısal malzeme olarak kullanmayı planlıyorsanız, şunlardan emin olun:

• Mekanik tasarımın birinci kuralının şu olduğunu unutmayın: tasarımı dikleştirin. Bunu kontrol etmenin en kolay yolu, belirli bir parçayı yerine vidalarken çeşitli farklı parçaları yerinde tutan bir milyon ele ihtiyaç duymadan tüm mekanik tasarımı bir araya getirebilmenizdir. Montajdaki her adım, önceki adımların doğrusal bir şekilde oluşturulmalı ve her montaj adımının nihai sonucu, kolayca işlenebilen ve manipüle edilebilen bir ürün olmalıdır.
• Bir PCB'yi mekanik ve elektriksel bağlantı olarak kullanıyor olsanız bile (ve böylece tasarımınız dikey değildir), işlevleri mümkün olduğunca ayırmaya çalışın. Gerilmeler PCB'yi deforme edebileceğinden ve mikro çatlaklara neden olabileceğinden (yoğun olarak) kalabalık alanlarda mekanik gerilmelere yol açmayın. Doldurulmamış 'daha az önemli' PCB malzemesi aracılığıyla, kalabalık alanın etrafındaki mekanik gerilimlere yol açmak için PCB'deki yuvaları akıllıca kullanın
• PCB'nizde manşonlu bağlantı elemanları veya çok ince eğimli dişli bağlantı elemanları kullanın, kendinden kesiciler KULLANMAYIN. Bir bütün olarak PCB malzemesi çok güçlüdür, ancak deliksiz deliklerin iç kısımları çok kolay hasar görür ve bağlantının kararlılığını tehlikeye atar.
• Dairesel montaj deliği halkasına lehim uygulayın ve bağlantı elemanını yerinde kilitlemek için tırtıklı halkalar kullanın.
• çok önemli: bakırı tahta üzerine 'çivilenmek' için montaj deliği pedlerinde vias kullanın. Aksi takdirde halka şeklindeki halka mekanik baskı altında kolayca gevşeyecektir.
• $\epsilon = 0.001$
• Aşırı gerilmenin kaçınılmaz olduğu uygulamalarda, izlerinizi keskin kenarlar yerine yuvarlak köşelerle yönlendirin, mevcut en küçük bileşen ambalajını kullanın ve paketleri en fazla gerginliği alacak şekilde yönlendirin. Kurşunlu parçalar kurşunsuz parçalara göre daha fazla gerginlikle başa çıkabilir.

PCB malzemesi cam kumaş ve epoksi reçine esaslı kompozittir ve çok, çok iyi mekanik özelliklere sahiptir.

Mekanik yapının bir parçası olarak kullanmak, bence, mükemmel bir şekilde tamam ve genellikle çok zarif çözümlere yol açar.

Ortak bir uygulama olmamasının nedeni, bu yaklaşımın çok dikkatli bir tasarıma ve problem üzerinde birlikte çalışmak için farklı profillerin (elektronik ve makine mühendisleri) uzmanlarına ihtiyaç duymasıdır.

Bu tür birleşik takımın oluşturulması çok zordur. Bu yüzden sadece çok küçük ekipler bu tür çözümler tasarlayabilir.

PCB'niz çok ince olmadıkça, bunların kurallar olduğunu söyleyebilirim:

• gerginlikte güçlü
• yüzeye dik sıkıştırmada güçlü
• esnemeye karşı çok savunmasız

PCB'nin esnetilmesi lehim bağlantılarına zamanla zarar verir. PCB esnemesine yol açan yeterince sert olmayan vakalar, 2000'lerin ortalarında Apple iBook ürün geri çağırma nedeniydi: video devresi aralıklı hatalar geliştirdi.

Ürününüz duvarda asılı bir saat gibi bir şeyse, PCB'de bir montaj deliği varsa, bu iyi olur. İnsanların ellerinde, belki bir yanlarında ve belki de bükecekleri bir şey varsa, dış çerçeveden biraz sertlik isteyeceksiniz.

Diğer hususlar: Bazı insanlar PCB'lerin ucuz ve çirkin göründüğünü düşünüyorlar, bu da yeşil olmayan lehim maskesi veya altın kaplama ile hafifletilebilir. Maruz PCB ayrıca sizi ESD, su veya kenarların etrafındaki kirlerin kartın geri kalanına vb. Karşı savunmasız bırakır. Açıkçası bunu bir ürün besleme şebeke voltajında ​​kullanamazsınız; şebeke adaptörüyle çalışan ürünlerle ilgili sorun olup olmadığını görmek için CE test gereksinimlerini kontrol etmelisiniz.

Muhtemelen maruz kalan PCB ile düşünebileceğim ana tüketici ürünü, çok dayanıklı video oyun kartuşları; ama orada sertlik sağlayan sert plastik bir kabuk var.