3 Lỗi Kết Nối PCB Đa Bảng Phổ Biến Nhất

Hãy tưởng tượng nỗi kinh hoàng: bạn khởi động hệ thống mới với nhiều bảng mạch, chỉ để phát hiện ra chập mạch và đứt mạch ở những nơi bạn không mong đợi. Bỗng nhiên mọi thứ không hoạt động như dự kiến, hoặc có thể tồi tệ hơn, các bảng mạch nóng lên quá mức cho phép.

Hầu hết các lỗi thiết kế PCB đa bảng mạch đều có thể được giảm nhẹ bằng một số biến thể của “các mạch nối sai” hoặc “không vừa với vỏ bảo vệ” hoặc “hướng bảng mạch bị sai”, tất cả đều có thể xuất phát từ lỗi cơ khí hoặc lỗi điện (hoặc cả hai). Đây là các triệu chứng, không phải nguyên nhân… nguyên nhân thực sự thường là điều gì đó đơn giản có thể được phát hiện bằng một kiểm tra logic kết hợp với việc kiểm tra một mô hình cơ khí 3D.

Với điều này trong tâm trí, dưới đây là một số vấn đề phổ biến nhất trong kết nối điện của bảng mạch đa bảng.

Hướng Chìa Khóa Sai

Các hệ thống lắp ráp đa bảng thường sử dụng các kết nối có chìa khóa, điều này sẽ quy định cách hai kết nối ghép nối phải được hướng. Hai kết nối đó sau đó sẽ xác định hướng của hai bảng mạch ghép nối. Khi hướng kết nối bị ngược, hướng tương ứng của các bảng mạch cũng sẽ bị ngược.

Có một số vấn đề có thể gây ra hướng chìa khóa sai:

• Chỉ báo chân số 1 ở vị trí sai

• Hoàn toàn thiếu chỉ báo chân số 1

• Không có đường viền lắp ráp hoặc đường viền silkscreen chỉ hướng

• Không có pad hình vuông chỉ hướng (cho lỗ thông hơi)

• Hướng pad có thể đảo ngược, nhưng chìa khóa không thể

Các kết nối SMD hướng dọc không có cơ chế chìa khóa cấp bảng mạch là những cái dễ gặp vấn đề nhất. Điều này là bởi vì hướng kết nối có thể bị đảo ngược trong footprint PCB. Nếu tài liệu lắp ráp của bạn không chỉ rõ hướng, hoặc nếu không có chỉ dẫn hướng nào trên silkscreen PCB, thì có nguy cơ lỗi này sẽ xảy ra trong quá trình lắp ráp.

Pad hình vuông chỉ hướng đúng cho kết nối có chìa khóa này

Chập/Đứt trên Các Kết Nối Không Có Chìa Khóa

Không phải tất cả các loại kết nối nhiều bảng mạch đều được khóa; một số không được khóa và do đó sẽ có dấu chân có thể đảo ngược, ngay cả khi bố trí chân không thể đảo ngược. Lợi ích của một kết nối không khóa là cáp kết nối có thể được đảo ngược; điều tương tự cũng áp dụng cho các kết nối từ bảng mạch này sang bảng mạch khác không khóa. Đơn giản nhất là một loại đầu nối chân, nhưng các hệ thống tiên tiến hơn sẽ sử dụng một loại đầu nối mezzanine, như đầu nối Hirose được hiển thị bên dưới.

Nếu các đầu nối Hirose có thể đảo ngược này có bố trí chân đảo ngược, chúng sẽ buộc hai bảng mạch vào hướng không đúng

Khi hai bảng mạch được kết nối với một đầu nối không khóa và bố trí chân không thể xoay, kết quả có thể không chính xác. Ví dụ, hoặc là bố trí chân sẽ không khớp, hoặc hướng của bảng mạch kết nối sẽ không đúng khi bố trí chân khớp. Dù theo cách nào, điều này có nghĩa là bố trí chân ở một bên của kết nối cần phải được xoay 180 độ.

Đầu nối ZIF/LIF hoặc Flex Ribbon ngược

Các đầu nối lực cắm không (ZIF), lực cắm thấp (LIF), hoặc đầu nối dải linh hoạt (flex ribbon) được sử dụng để kết nối một bảng mạch với cáp FPC, có thể là một PCB linh hoạt đơn giản hoặc PCB linh hoạt cứng. PCB linh hoạt được sử dụng cho kết nối nhiều bảng mạch có thể có các miếng dẫn tiếp xúc lộ ra qua lớp phủ bên một mặt của PCB. Những miếng dẫn tiếp xúc này sẽ tạo ra kết nối với tiếp điểm của đầu nối ZIF.

Nếu lỗ mở lớp phủ nằm ở mặt sai của dải linh hoạt, thì bảng mạch kết nối sẽ phải úp xuống để tạo ra tiếp điểm điện. Đối với một đầu nối ZIF hai mặt, nếu bố trí chân ngược lại, bạn sẽ gặp phải vấn đề tương tự.

Nếu tiếp điểm dải linh hoạt ở mặt sai, hướng của bảng mạch kết nối sẽ bị úp ngược

Kiểm tra Logic cho Kết nối

Làm thế nào để tránh những vấn đề này? Một điểm quan trọng là thực hiện kiểm tra kỹ lưỡng hướng kết nối và cáp như một phần của việc xem xét thiết kế PCB của bạn. Điều này bao gồm nhiều điểm sau:

• Tất cả các chân kết nối đã được xác minh để có tên mạch và kết nối chính xác chưa?

• Có dấu hiệu chân số 1 trên các kết nối có khóa không?

• Các chân kết nối đúng trên các kết nối không khóa (có thể xoay) không?

• Mô hình STEP trong góc nhìn PCB 3D của bạn có khớp với hướng khóa cơ khí không?

• Khi bạn chuyển sang MCAD, các hướng kết nối có khóa có khớp trong 3D không?

• Các chân có thấy được trên các kết nối ZIF và chúng có ở vị trí đúng không?

• Các cáp FPC hoặc kết nối có được hướng với độ cong và hướng bảng mạch đúng không? FPC cables

Đôi khi việc thực sự đặt mẫu kết nối sau khi chúng được thêm vào thiết kế giúp bạn có thể rõ ràng thấy hướng của các kết nối sẽ như thế nào. Nó cũng không bao giờ là thừa khi làm một mô hình giấy với kết nối để bạn có thể thấy lắp ráp đề xuất!

Các kết nối giữa bảng mạch, cáp và dây nịt phải là một phần của quá trình kiểm tra kết nối mạch lôgic, nhưng không phải tất cả các hệ thống thiết kế PCB đa bảng mạch đều có những tính năng này. Với một công cụ thiết kế dây nịt cho việc kiểm tra kết nối lôgic, và với một công cụ hợp tác MCAD cho việc kiểm tra hướng 3D, cả hai khía cạnh có thể được xác minh nhanh chóng bởi một đội ngũ kỹ sư.

May mắn thay, bạn không phải đoán các kết nối giữa các PCB trong một lắp ráp đa bảng mạch. Các nhà thiết kế cơ khí và điện tử có thể làm việc cùng nhau một cách liền mạch với các tính năng hợp tác ECAD và MCAD trong Altium Designer®. Để thực hiện hợp tác trong môi trường đa ngành nghề ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể làm được với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.