Топ-3 ошибки соединения многослойных печатных плат

Представьте себе ужас: вы включаете вашу новую систему с несколькими платами, только чтобы обнаружить короткие замыкания и разрывы там, где не ожидали. Вдруг ничего не работает как надо, или, что может быть еще хуже, платы становятся слишком горячими для своего блага.

Большинство ошибок в дизайне многослойных печатных плат сводятся к некоторым вариациям "неправильные сети соединены" или "не помещается в корпус" или "ориентация платы неверна", все из которых могут быть результатом как механических, так и электрических ошибок (или обоих). Это симптомы, а не причины... коренная причина часто заключается в чем-то простом, что можно выявить с помощью логической проверки в сочетании с проверкой 3D механической модели.

Исходя из этого, вот некоторые из наиболее распространенных проблем в электрических соединениях многослойных плат.

Неправильное направление ключения

Сборки многослойных плат часто используют ключевые соединители, которые регулируют, как должны быть ориентированы два соединителя. Два соединителя затем определяют ориентацию двух соединяемых плат. Когда ориентация соединителя обратная, результирующая ориентация плат также будет обратной.

Есть несколько проблем, которые могут вызвать неправильное ключение:

• Индикатор пина 1 был в неправильном месте

• Индикатор пина 1 полностью отсутствует

• Отсутствует контур сборки или контур шелкографии, показывающий ориентацию

• Отсутствует квадратный пэд, показывающий ориентацию (для сквозных отверстий)

• Ориентация пэда обратима, но ключение нет

Наиболее подвержены этой проблеме вертикально ориентированные SMD-соединители без механизма ключения на уровне платы. Это потому, что ориентация соединителя может быть перевернута в футпринте печатной платы. Если ваша документация по сборке не показывает ориентацию, или если на шелкографии печатной платы нет указания ориентации, то существует опасность, что эта ошибка произойдет во время сборки.

Квадратный пэд указывает правильную ориентацию для этого ключевого соединителя

Короткие замыкания/разрывы на не ключевых соединителях

Не все многоплатные соединители имеют ключевые элементы; некоторые из них не имеют ключевых элементов и, следовательно, будут иметь обратимый отпечаток, даже если распиновка необратима. Преимущество не ключевого соединителя заключается в том, что соединительный кабель может быть перевернут; то же самое относится к не ключевым соединителям плата-к-плате. Простейшим является штыревой разъем, но более продвинутые системы будут использовать мезонинный соединитель, такой как показанный ниже соединитель Hirose.

Если у этих обратимых соединителей Hirose распиновка перевернута, то это приведет к неправильной ориентации двух плат

Когда две платы соединены с помощью не ключевого соединителя и необратимой распиновкой, результат может быть некорректным. Например, либо распиновки не совпадут, либо ориентация соединяемой платы будет неверной при совпадении распиновки. В любом случае, это означает, что распиновка на одной стороне соединения должна быть повернута на 180 градусов.

Обратный ZIF/LIF или гибкий ленточный соединитель

Соединители с нулевой силой вставки (ZIF), соединители с низкой силой вставки (LIF) или гибкие ленточные соединители используются для соединения платы с кабелем FPC, который может быть простой гибкой печатной платой или жестко-гибкой печатной платой. Гибкие печатные платы, используемые для многоплатных соединений, могут иметь открытые контактные площадки через покрытие с одной стороны платы. Эти открытые контактные площадки обеспечивают соединение с контактом соединителя ZIF.

Если отверстие в покрытии находится на неправильной стороне гибкой ленты, то соединенная плата должна быть перевернута вверх дном, чтобы обеспечить электрический контакт. Для двустороннего соединителя ZIF, если распиновка обратная, возникнет та же проблема.

Если контакты гибкой ленты находятся на неправильной стороне, ориентация соединенной платы будет вверх дном

Логическая проверка соединений

Как избежать этих проблем? Одним из важных моментов является проведение тщательной проверки ориентации разъемов и кабелей в рамках рецензирования вашего дизайна печатной платы. Это включает в себя многие из следующих пунктов:

• Все ли выводы были проверены на правильность наименования сетей и соединений?

• Присутствуют ли маркировки вывода 1 на разъемах с ключом?

• Правильные ли распиновки на разъемах без ключа (вращаемых)?

• Соответствует ли модель STEP в вашем 3D-просмотре печатной платы ориентации механического ключа?

• Когда вы переходите к MCAD, совпадает ли ориентация разъемов с ключом в 3D?

• Видны ли контакты на разъемах ZIF и находятся ли они в правильном месте?

• Ориентированы ли гибкие кабели FPC или разъемы с правильным изгибом и ориентацией платы?

Иногда помогает заказать образцы разъемов после их добавления в дизайн, чтобы вы могли четко видеть, как будут ориентированы разъемы. Также не помешает сделать бумажный макет с разъемом, чтобы вы могли увидеть предлагаемую сборку!

Разъемы для соединения плат, кабели и жгуты должны быть частью процесса проверки логической связности сетей, но не все системы дизайна многослойных печатных плат имеют эти функции. С инструментом дизайна жгутов для проверки логических соединений и с инструментом совместной работы с MCAD для проверки ориентации в 3D, оба аспекта могут быть быстро проверены инженерной командой.

К счастью, вам не приходится гадать о соединениях между печатными платами в многослойной сборке. Механические и электрические дизайнеры могут работать вместе без проблем с функциями совместной работы ECAD и MCAD в Altium Designer®. Для реализации совместной работы в современной междисциплинарной среде, инновационные компании используют платформу Altium 365™ для легкого обмена данными дизайна и запуска проектов в производство.

Мы только коснулись поверхности возможностей Altium Designer на Altium 365. Начните ваш бесплатный пробный период Altium Designer + Altium 365 сегодня.