トップ3マルチボードPCB接続エラー

想像してみてください：複数のボードを搭載した新しいシステムの電源を入れたところ、予期しないショートやオープンが発生してしまいました。突然、何もかもが期待通りに動かなくなったり、もっと悪いことに、ボードが自身にとっては少し熱すぎるほどになってしまいます。

多板式PCB設計のエラーのほとんどは、「間違ったネットが接続されている」、「エンクロージャに収まらない」、「ボードの向きが間違っている」といったバリエーションに帰着します。これらは、機械的または電気的なミス（またはその両方）によって生じる可能性があります。これらは症状に過ぎず、根本原因はしばしば、論理的なチェックと3D機械モデルのチェックを組み合わせることで発見できる何か単純なものです。

そこで、多板式電気接続で最も一般的な問題をいくつか紹介します。

キー指向の誤り

多板式アセンブリでは、2つの接続するコネクタがどのように向き合うべきかを規制するキー付きコネクタをしばしば使用します。その2つのコネクタは、2つの接続するボードの向きを決定します。コネクタの向きが逆の場合、ボードの結果としての向きも逆になります。

キー指向が間違っている原因として考えられるいくつかの問題があります：

• ピン1の指示が間違った位置にあった

• ピン1の指示が完全に欠けている

• 組み立てのアウトラインやシルクスクリーンのアウトラインが向きを示していない

• 向きを示す四角いパッドがない（スルーホール用）

• パッドの向きは可逆だが、キー指向はそうではない

ボードレベルのキー指向メカニズムがない垂直方向のSMDコネクタは、この問題に最も影響を受けやすいです。これは、コネクタの向きがPCBフットプリントで逆になる可能性があるためです。組み立て文書に向きが示されていない場合、またはPCBシルクスクリーンに向きの表示がない場合、組み立て中にこのエラーが発生する危険性があります。

このキー付きコネクタの正しい向きを示す四角いパッド

キーなしコネクタのショート/オープン

すべてのマルチボードコネクタがキー付きというわけではありません。キーなしのものもあり、その場合はピン配置が反転不可であっても、リバーシブルなフットプリントを持つことになります。キーなしコネクタの利点は、接続ケーブルを反転させることができる点です。これは、キーなしのボード間コネクタにも当てはまります。最もシンプルなのはピンヘッダですが、より高度なシステムでは、以下に示すHiroseコネクタのようなメザニンコネクタを使用します。

これらのリバーシブルなHiroseコネクタがピン配置を反転させている場合、2つのボードを誤った方向に強制することになります

キーなしコネクタと回転不可のピン配置で2つのボードを接続すると、結果が正しくない可能性があります。たとえば、ピン配置が一致しないか、ピン配置が一致してもマッチングボードの向きが正しくないかのどちらかです。いずれにせよ、インターコネクトの一方の側のピン配置を180度回転させる必要があります。

逆向きのZIF/LIFまたはフレックスリボンコネクタ

ゼロ挿入力（ZIF）コネクタ、低挿入力（LIF）コネクタ、またはフレックスリボンコネクタは、FPCケーブルにボードを接続するために使用されます。これは、シンプルなフレックスPCBまたはリジッドフレックスPCBである可能性があります。マルチボード間接続に使用されるフレックスPCBは、PCBの片側にカバーレイを通して露出した接触パッドを持つことがあります。これらの露出した接触パッドがZIFコネクタの接触に接続されます。

カバーレイの開口部がフレックスリボンの間違った側にある場合、マッチングボードは電気的接触を行うために上下逆にならなければなりません。両面ZIFコネクタの場合、ピン配置が逆の場合、同じ問題が発生します。

フレックスリボンの接触が間違った側にある場合、マッチングボードの向きは上下逆になります

インターコネクトの論理チェック

これらの問題をどのように回避しますか？ 重要な点の一つは、PCB設計のレビューの一環として、コネクタとケーブルの向きを徹底的にチェックすることです。これには、以下の多くのポイントが含まれます：

• すべてのピン配置が正しいネット名と接続を持っていることが確認されていますか？

• キー付きコネクタにピン1のマーキングはありますか？

• キーなし（回転可能）コネクタのピン配置は正しいですか？

• 3D PCBビューのSTEPモデルは、機械的なキー配置と一致していますか？

• MCADにプッシュするとき、キー付きコネクタの向きは3Dで揃っていますか？

• ZIFコネクタのピンが見え、正しい位置にありますか？

• FPCケーブルまたはコネクタは、正しい曲げとボードの向きで配置されていますか？

実際にデザインに追加された後にサンプルコネクタを注文してみると、コネクタの向きが明確にわかることがあります。また、提案されたアセンブリを確認するためにコネクタを使った紙のモックアップを作ることも有効です！

ボード間コネクタ、ケーブル、およびハーネスは、論理的なネット接続チェックプロセスの一部でなければなりませんが、すべてのマルチボードPCB設計システムにこれらの機能があるわけではありません。論理接続チェック用のハーネス設計ツールと、3D向きチェック用のMCADコラボレーションツールを使用することで、両方の側面をエンジニアリングチームが迅速に確認できます。

幸いなことに、マルチボードアセンブリ内のPCB間の接続を推測する必要はありません。機械および電気設計者は、Altium Designer®のECADおよびMCADコラボレーション機能を使用して、シームレスに協力できます。今日のクロスディシプリナリー環境でコラボレーションを実装するために、革新的な企業はAltium 365™プラットフォームを使用して、設計データを簡単に共有し、プロジェクトを製造に移行しています。

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