Los 3 errores principales en la conectividad de PCBs multiplaca

Imagina el terror: enciendes tu nuevo sistema con múltiples tarjetas, solo para encontrar cortocircuitos y circuitos abiertos donde no lo esperabas. De repente, nada funciona como se esperaba, o posiblemente peor, las tarjetas se calientan un poco más de lo debido.

La mayoría de los errores en el diseño de PCBs de múltiples tarjetas se reducen a alguna variación de "las redes incorrectas están conectadas" o "no encaja en su carcasa" o "la orientación de la tarjeta es incorrecta", todo lo cual podría resultar de errores mecánicos o eléctricos (o ambos). Estos son síntomas, no causas... la causa raíz es a menudo algo simple que se puede detectar con una verificación lógica combinada con la revisión de un modelo mecánico 3D.

Así que con esto en mente, aquí están algunos de los problemas más comunes en conexiones eléctricas de múltiples tarjetas.

Dirección de Clavijas Incorrecta

Las ensamblajes de múltiples tarjetas a menudo usan conectores con clavijas, que regularán cómo deben orientarse dos conectores complementarios. Los dos conectores determinarán entonces la orientación de las dos tarjetas complementarias. Cuando la orientación del conector es al revés, la orientación resultante de las tarjetas también será al revés.

Hay algunos problemas que podrían causar una clave incorrecta:

• El indicador del pin 1 estaba en el lugar incorrecto

• El indicador del pin 1 falta completamente

• No hay contorno de ensamblaje o contorno de serigrafía que muestre la orientación

• No hay pad cuadrado que muestre la orientación (para agujeros pasantes)

• La orientación del pad es reversible, pero la clave no lo es

Los conectores SMD orientados verticalmente sin mecanismo de clave a nivel de tarjeta son los más susceptibles a este problema. Esto se debe a que la orientación del conector podría invertirse en la huella del PCB. Si tu documentación de ensamblaje no muestra una orientación, o si no hay indicación de orientación en la serigrafía del PCB, entonces existe el peligro de que este error ocurra durante el ensamblaje.

El pad cuadrado indica la orientación correcta para este conector con clavijas

Cortocircuitos/Circuitos Abiertos en Conectores sin Clavijas

No todos los conectores para múltiples tarjetas están polarizados; algunos no están polarizados y, por lo tanto, tendrán una huella reversible, incluso si el diseño de los pines no es reversible. La ventaja de un conector no polarizado es que el cable de conexión puede invertirse; lo mismo aplica para los conectores de tarjeta a tarjeta no polarizados. El más simple es un conector de cabecera de pines, pero los sistemas más avanzados utilizarán un conector mezzanine, como el conector Hirose mostrado a continuación.

Si estos conectores Hirose reversibles tienen un diseño de pines invertido, entonces forzarán a las dos tarjetas a una orientación incorrecta

Cuando dos tarjetas están conectadas con un conector no polarizado y un diseño de pines no rotativo, el resultado podría no ser el correcto. Por ejemplo, o los diseños de pines no coincidirán, o la orientación de la tarjeta acoplada será incorrecta con coincidencia de pines. De cualquier manera, significa que el diseño de pines en un lado de la interconexión necesita ser rotado 180 grados.

Conector ZIF/LIF o de Cinta Flexible Invertido

Los conectores de fuerza de inserción cero (ZIF), conectores de baja fuerza de inserción (LIF) o conectores de cinta flexible se utilizan para conectar una tarjeta a un cable FPC, que podría ser un simple PCB flexible o un PCB rígido-flexible. Los PCBs flexibles que se utilizan para interconexiones entre múltiples tarjetas pueden tener almohadillas de contacto expuestas a través del recubrimiento en un lado del PCB. Estas almohadillas de contacto expuestas harán la conexión de acoplamiento a un contacto de conector ZIF.

Si la apertura del recubrimiento está en el lado incorrecto de la cinta flexible, entonces la tarjeta acoplada tendrá que estar boca abajo para hacer contacto eléctrico. Para un conector ZIF de doble cara, si el diseño de pines está invertido, tendrías el mismo problema.

Si los contactos de la cinta flexible están en el lado incorrecto, la orientación de la tarjeta acoplada será boca abajo

Verificación Lógica para Interconexiones

¿Cómo evitar estos problemas? Un punto importante es realizar una verificación exhaustiva de la orientación de conectores y cables como parte de la revisión de diseño de tu PCB. Esto incluye muchos de los siguientes puntos:

• ¿Se han verificado todos los pinouts para asegurar que tienen el nombre de red correcto y las conexiones?

• ¿Están presentes las marcas del pin 1 en los conectores con llave?

• ¿Son correctos los pinouts en conectores sin llave (giratorios)?

• ¿El modelo STEP en tu vista 3D de PCB coincide con la orientación de la llave mecánica?

• Cuando haces push a MCAD, ¿las orientaciones de los conectores con llave se alinean en 3D?

• ¿Son visibles los pines en los conectores ZIF y están en el lugar correcto?

• ¿Están los cables o conectores FPC orientados con la curvatura y orientación correcta de la placa?

A veces ayuda realmente ordenar conectores de muestra una vez que se han añadido al diseño para que puedas ver claramente cómo estarán orientados los conectores. ¡Tampoco está de más hacer un prototipo en papel con el conector para ver el ensamblaje propuesto!

Los conectores de placa a placa, cables y arneses deben ser parte del proceso de verificación de conectividad lógica de redes, pero no todos los sistemas de diseño de PCB multi-placa tienen estas características. Con una herramienta de diseño de arneses para la verificación de conexión lógica, y con una herramienta de colaboración MCAD para la verificación de orientación en 3D, ambos aspectos pueden ser verificados rápidamente por un equipo de ingeniería.

Afortunadamente, no tienes que adivinar las conexiones entre PCBs en un ensamblaje de múltiples placas. Los diseñadores mecánicos y eléctricos pueden trabajar juntos de manera fluida con las características de colaboración ECAD y MCAD en Altium Designer®. Para implementar la colaboración en el entorno interdisciplinario de hoy, las empresas innovadoras están utilizando la plataforma Altium 365™ para compartir fácilmente datos de diseño y poner proyectos en fabricación.

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