Top 3 błędy łączności w wielopłytowych PCB

Wyobraź sobie ten terror: uruchamiasz swój nowy system z wieloma płytkami, tylko po to, aby znaleźć zwarcia i przerwy tam, gdzie się ich nie spodziewałeś. Nagle nic nie działa zgodnie z oczekiwaniami, a co gorsza, płytki stają się nieco za gorące dla ich własnego dobra. Większość błędów w projektowaniu wielopłytowych PCB sprowadza się do pewnych wariantów „złe sieci są połączone” lub „nie mieści się w obudowie” lub „orientacja płytki jest nieprawidłowa”, co może wynikać zarówno z błędów mechanicznych, jak i elektrycznych (lub obu). Są to symptomy, a nie przyczyny... podstawową przyczyną jest często coś prostego, co można wyłapać przy użyciu logicznego sprawdzenia w połączeniu ze sprawdzeniem modelu mechanicznego 3D. Mając to na uwadze, oto niektóre z najczęstszych problemów w wielopłytowych połączeniach elektrycznych.

Nieprawidłowy Kierunek Kluczowania

Zgromadzenia wielopłytowe często używają złączy kluczowanych, które regulują, jak dwa pasujące złącza muszą być zorientowane. Dwa złącza będą wtedy określać orientację dwóch pasujących płyt. Gdy orientacja złącza jest odwrócona, wynikowa orientacja płyt również będzie odwrócona. Istnieje kilka problemów, które mogą powodować błędne kluczowanie:

• Wskaźnik pinu 1 był w złej lokalizacji

• Brak całkowicie wskaźnika pinu 1

• Brak obrysu montażowego lub obrysu sitodruku pokazującego orientację

• Brak kwadratowej podkładki pokazującej orientację (dla otworów przelotowych)

• Orientacja podkładki jest odwracalna, ale kluczowanie nie

Złącza SMD zorientowane pionowo bez mechanizmu kluczowania na poziomie płytki są najbardziej podatne na ten problem. Wynika to z faktu, że orientacja złącza może być odwrócona w odcisku PCB. Jeśli dokumentacja montażowa nie pokazuje orientacji, lub jeśli nie ma wskazania orientacji na sitodruku PCB, istnieje ryzyko, że ten błąd wystąpi podczas montażu.

Kwadratowa podkładka wskazuje poprawną orientację dla tego kluczowanego złącza

Zwarcia/Przerwy na Złączach Bez Kluczowania

Nie wszystkie wielopłytowe złącza są kluczowane; niektóre nie są kluczowane i dlatego będą miały odwracalny ślad, nawet jeśli rozmieszczenie pinów nie jest odwracalne. Korzyścią z niekluczowanego złącza jest to, że kabel łączący może być odwrócony; to samo dotyczy niekluczowanych złącz płytowych. Najprostszym jest złącze pinowe, ale bardziej zaawansowane systemy będą używać złącza mezzanine, takiego jak pokazane poniżej złącze Hirose.

Jeśli te odwracalne złącza Hirose mają odwrócone rozmieszczenie pinów, wówczas zmuszą one dwie płyty do złej orientacji

Gdy dwie płyty są połączone złączem niekluczowanym i rozmieszczeniem pinów, które nie można obrócić, wynik może być niepoprawny. Na przykład, albo rozmieszczenie pinów nie będzie pasować, albo orientacja płyty stykowej będzie nieprawidłowa przy dopasowaniu pinów. Tak czy inaczej, oznacza to, że rozmieszczenie pinów po jednej stronie połączenia musi zostać obrócone o 180 stopni.

Złącze ZIF/LIF lub Flex Ribbon odwrotne

Złącza o zerowej sile wkładania (ZIF), złącza o niskiej sile wkładania (LIF) lub złącza taśmowe Flex są używane do łączenia płyty z kablem FPC, który może być prostą elastyczną płytą PCB lub sztywno-elastyczną płytą PCB. Elastyczne płyty PCB używane do wielopłytowych połączeń mogą mieć odsłonięte pady kontaktowe przez pokrywę na jednej stronie PCB. Te odsłonięte pady kontaktowe będą tworzyć połączenie stykowe z kontaktem złącza ZIF.

Jeśli otwór w pokrywie znajduje się po złej stronie taśmy Flex, wówczas połączona płyta będzie musiała być do góry nogami, aby umożliwić kontakt elektryczny. Dla dwustronnego złącza ZIF, jeśli rozmieszczenie pinów jest odwrócone, wystąpi ten sam problem.

Jeśli kontakty taśmy Flex są po złej stronie, orientacja połączonej płyty będzie do góry nogami

Logiczna kontrola połączeń

Jak uniknąć tych problemów? Ważnym punktem jest przeprowadzenie dokładnego sprawdzenia orientacji złączy i kabli jako część przeglądu projektu PCB. Obejmuje to wiele z poniższych punktów:

• Czy wszystkie rozmieszczenia pinów zostały zweryfikowane pod kątem poprawnej nazwy sieci i połączeń?

• Czy na złączach kluczowanych obecne są oznaczenia pinu 1?

• Czy rozmieszczenia pinów są poprawne na złączach niekluczowanych (obrotowych)?

• Czy model STEP w widoku 3D PCB pasuje do orientacji klucza mechanicznego?

• Czy przy eksportowaniu do MCAD, orientacje złączy kluczowanych są zgodne w 3D?

• Czy piny są widoczne na złączach ZIF i czy znajdują się we właściwym miejscu?

• Czy kable FPC lub złącza są zorientowane z odpowiednim zgięciem i orientacją płyty?

Czasami pomocne jest zamówienie przykładowych złączy po ich dodaniu do projektu, aby można było jasno zobaczyć, jak będą one zorientowane. Nie zaszkodzi również zrobienie makietki z papieru z złączem, aby zobaczyć proponowany montaż!

Złącza płyta-płyta, kable i wiązki muszą być częścią procesu sprawdzania logicznej łączności sieci, ale nie wszystkie systemy projektowania PCB wielopłytowych mają te funkcje. Dzięki narzędziu do projektowania wiązek do sprawdzania logicznych połączeń oraz narzędziu współpracy z MCAD do sprawdzania orientacji 3D, oba aspekty mogą być szybko zweryfikowane przez zespół inżynierski.

Na szczęście, nie musisz zgadywać połączeń między PCB w montażu wielopłytowym. Projektanci mechaniczni i elektryczni mogą współpracować bezproblemowo dzięki funkcjom współpracy ECAD i MCAD w Altium Designer®. Aby wdrożyć współpracę w dzisiejszym środowisku interdyscyplinarnym, innowacyjne firmy korzystają z platformy Altium 365™, aby łatwo udostępniać dane projektowe i wprowadzać projekty do produkcji.

Przedstawiliśmy tylko niewielką część możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.