Breakaway PCB Design


17

Я стремлюсь к отрывной конструкции печатной платы для небольшой серии, где ненужный отсек может быть разорван. (См. Изображение ниже)

Я видел это, например, на платах STM32 Nucleo, где он используется для снятия интерфейса флэш-памяти, когда вы закончите с ним. Поэтому я думаю, что это не должно быть проблемой, касающейся висячих следов печатной платы в верхнем и нижнем слоях.

Но как насчет внутренних слоев?
- Является ли проблематичным наличие слоя питания и грунта, проходящего через заданную точку разрыва?
- Было бы нормально сделать это, когда я прослежу, чтобы не было следов, пересекающихся во всех слоях?
- Это плохая практика - делать что-то подобное?

Отколовшаяся печатная плата


5
Ваши пользователи способны обнаруживать и удалять шорты? Или ваша система терпима к ним? (шорты, а не пользователи: D)
— Уэсли Ли

@WesleyLee Так как я, вероятно, единственный пользователь, я надеюсь, что они ... В любом случае, было бы плохо иметь 24 В на входе контроллера с
— допуском

Плохая практика Похоже, что вы намерены нарушить трассировку для некоторых приложений, не заботясь о коротком замыкании. Но это может быть возможно, если субпанели также используются в больших объемах с разными клиентами и объединены для других, и вы позаботитесь об открытых и потенциальных шортах на всех треках. Кроме того, я знаю, что из двух замечательных методов медь не сломается легко, и это будет беспорядок. Обычно 3 лазерных или самые маленькие отверстия в бисквитных лапках без места для дорожек.
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

@ TonyStewart.EEsince'75 Но для меня это ничем не отличается от того, что делает ST на своих платах Nucleo ( ett.co.th/prod2014/NUCLEO-F401RE/NUCLEO-F401RE_3re.jpg ). над. Я что-то здесь скучаю? Пожалуйста, объясни.
— mxcd

Ответы:


17

Но для снятия механического напряжения при чрезмерной нагрузке на пользователей с детьми и порванными USB-разъемами это отлично.

введите описание изображения здесь

Основная плата имеет хорошее крепление с 3-точечным резьбовым отверстием для устранения скручивающих напряжений на хрупких керамических деталях, а отрыв позволяет большему напряжению изгиба платы возникать в зазоре без нагрузки на керамическую крошку. Значение «ОК» для использования на открытой плате с напряжением изгиба на USB-порте и без монтажных отверстий для области USB с напряжением, ограниченным монтажными отверстиями корпуса для разъема USB

http://ett.co.th/prod2014/NUCLEO-F401RE/NUCLEO-F401RE_3re.jpg

Ориентация крышки SMD возле перерыва говорит мне, что она никогда не предназначалась для отрыва, а скорее для снятия напряжений с внешним USB-разъемом.

Инвертированное видео: увеличенная область ссылки выше:

введите описание изображения здесь

Вывод

Good mechanical design
Bad Breakaway panel design. * false assumption *
C12 , C13 could crack with normal attempts to snap or shear the break.
  • Этот дизайн не сможет использовать DFM для отколовшихся правил проектирования.

Но так как я пришел к выводу, что это ложное предположение, быть отколовшимся, это хороший дизайн для снятия стресса.

Прорыв в этой области потребовал бы микро-маршрутизатора с медной дорожкой очистки Dremel®.

Справка: 40-летний опыт работы в сфере НИОКР и контрактного производства, а также множество отрывных недостатков дизайна от операторов и недостатков дизайна.

  • например. Когда я был Eng Mgr по контракту Mfg, C-MAC в Виннипеге, клиент подразделения Avionics Honeywell в Фениксе, проектировал плату, которую мы изготовили в объеме, плату управления реактивным двигателем, в которой иногда происходило растрескивание Vcc, отделяющее керамические чипсы в бисквите панельная большая материнская плата. Мы исправили этот недостаток, обучив операторов более осторожному сдвигу досок с защелкой, чтобы ограничить деформацию доски и избежать образования невидимых трещин в огромных керамических крышках 10 мкФ. Honeywell улучшил дизайн в более поздних Rev.

Ориентация и близость к бисквитным перерывам являются важными конструктивными особенностями, среди которых предпочтение отдается V-критерию, или бисквитам с множеством разнесенных отверстий между смещением по направлению к внутренней кромке печатной платы.

ADDED

Если вы намерены отделить и повторно использовать небольшую доску; используйте любой из следующих методов

  • разрезать металлическим ножовочным полотном (без ручки), ручным фрезером или ножом точко, прежде чем осторожно щелкнуть V-Score

5
Спасибо, сэр, за то, что открыли мои молодые и неопытные глаза на мир механических соображений при размещении компонентов. Я никогда не думал о превращении SMD-компонента по механическим причинам (напряжение при изгибе).
— mxcd

2
Принимаются бесплатные чаепития, включая утренний кофе и выпечку. Никогда не пренебрегайте тренировками в области механики, физики, в том числе стресса и напряжения и термических факторов Лучшие EE являются экспертами в области механических, химических и других методов. тоже.
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

3
Вы делаете отличные очки, но я считаю, что эти доски предназначены для отрыва, даже если дизайн не идеален.
— Джон U

3
В соответствии с st.com/resource/en/user_manual/dm00105823.pdf "Плата Nucleo STM32 разделена на две части: часть ST-LINK и часть назначения STM32. Часть платы ST-LINK на печатной плате может быть вырезана для уменьшения размер платы. " таким образом, кажется, что доска предназначена для разделения на две части, но разрезая, а не разбивая.
— Питер Грин

2
Его нужно будет резать ножовкой, фрезером или ножом точко, а затем загибать V-образное сечение и определенно не сгибать, как НЕ разработано с V-
— образным сечением

6

Вы можете использовать перфорацию (близко расположенные отверстия), чтобы позволить отколоть часть печатной платы после изготовления. Тем не менее, это не очень хорошая идея, когда есть какие-либо следы, идущие через перерыв. Медь не сломается аккуратно, и оставит острые и открытые края.

Основная причина отколовшихся частей плат заключается в том, что все может быть изготовлено одновременно. Затем разные, но связанные доски разошлись.

Я использовал эту технику только один раз до сих пор. В устройстве была одна основная печатная плата и еще одна небольшая плата, в которой находились ИК-приемники. Они должны были быть в неловкой ориентации к основной доске. Мы решили эту проблему, сделав плату для ИК-приемников небольшой, и подключили ее к основной плате с помощью ленточного кабеля.

Для простоты изготовления все это было собрано как одна плата, включая ленточный кабель. Плата ИК-приемника была разорвана, когда набор плат был установлен в его корпус во время производства. Это спасло некоторые шаги и упростило установку ленточного кабеля.

Однако между досками не было никаких медных следов. Платы были немного зазубренными в перфорациях, но это не имело значения, поскольку они были установлены в корпусе, где не должны были находиться конечные пользователи.


Для бисквитных соединителей требуется много отверстий, чтобы ослабить мосты, чтобы обеспечить чистую защелку. Медный и толстый мост предотвратил бы это здесь, так что это было бы нарушением DFM, если бы это был проект депанелизации. Но это не так, как кажется. Смотри мой ответ.
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

1
Я на самом деле видел некоторые проекты, где следы, которые проходят между отверстиями (часть укусов мыши), сужены прямо в точке разрыва, чтобы помочь им четко разделиться. Казалось, что это работает достаточно хорошо, хотя я сам этого не делал
— DerStrom8

4

Но как насчет внутренних слоев? - Является ли проблематичным наличие слоя питания и грунта, проходящего через заданную точку разрыва?

Это не определенная проблема - оставить внутренний слой и силовую шину, идущие через разрыв, но вы не можете контролировать разрыв и оставить себя открытым для возможности короткого замыкания двух плоскостей. Есть три варианта

  • Не пропускайте медь через разрыв (нет риска закорачивания при разрыве платы)
  • Подайте питание, сигнал и заземление через разрыв (небольшой, но неизвестный риск при разрыве печатной платы)
  • Не включайте питание, сигнал и землю вместе (пересекаясь) через разрыв (нет риска закорачивания при разрыве платы)

В последнем варианте, если у вас есть несколько точек отрыва, и вы беспокоитесь о коротком замыкании, вы можете пробежать по одной отколовшейся вкладке, а мощность и сигнал - с другой.

Я также думаю, что риск для двухслойной конструкции намного ниже, чем для четырехслойной, поскольку расстояние разнесения намного больше.

  • Будет ли это нормально, если я не буду иметь следов, пересекающихся во всех слоях?

Из того, что я видел с разрывом, проблема в том, что самолеты, расположенные рядом друг с другом физически, более склонны к короткому замыканию. Чем дальше вы их расставляете, тем лучше для вас.

  • Считается ли это плохой практикой делать что-то подобное?

Это - вопрос мнения, для некоторых отраслей промышленности никакой риск не терпим, и их проекты отражают это. В условиях, связанных с хобби, больше риска терпимо, зависит от того, что ваш рынок также.

Риск в этой проблеме трудно определить количественно без экспериментов, поэтому я могу говорить только из того, что я видел с отколовшимися печатными платами. Наибольший риск - замыкание силовой плоскости на землю или замыкание сигнального плана на землю, можно спроектировать отколовшуюся печатную плату с минимальным риском того, что самолет или сигнал пересекают отколовшийся от короткого замыкания или вообще не будет.


4

Я согласен с другими «не делай этого», если это для других пользователей. Но если это только ты, то я бы это сделал. Следы верхнего слоя легко режутся острой бритвой. Внутренние плоскости не таковы, но эта маленькая доска имеет низкое энергопотребление, поэтому не нуждается во внутренних плоскостях для власти / земли. Если вы хотите сделать это, вы можете иметь только следы внешнего слоя, в том числе для силы и земли. Затем порежьте их бритвой на каждом конце отколовшегося. На стороне основной платы смещение в сторону основной платы. Ваша целостность сигнала пострадает из-за отсутствия плоскости GND, но это отдельная проблема.

Опыт работы: степень EE. 15+ лет разработки / создания / отладки платы, а также «сделай сам» гаражной печатной платы DIYer. Я сделал именно эту вещь.


2

Вот пример из блога Дэйва Джонса, в котором показано схожее с вашим требованием прохождение пары проводников через отрывной бит на наборе панельных печатных плат.

введите описание изображения здесь

Я не большой поклонник этого в целом, потому что проводники могут отклоняться на некоторой неконтролируемой длине (я бы предпочел иметь отдельные тестовые площадки или разъем на каждой плате), но он хорошо поработал над этим - есть избыточная длина следа, чтобы можно было немного отогнуть, и ему все равно нужно доделать углы, чтобы они поместились в корпусе, чтобы они привлекли внимание человека, которое им нужно, чтобы убедиться, что ничто не торчит или не попадает в неприятности. Они также хорошо разделены. Разумеется, после депанелизации часть вне досок отбрасывается, поэтому нам не нужно об этом беспокоиться.

В этом случае депанелизация проводится с помощью пары щипцов, расположенных в каждом углу. Требование состоит в том, чтобы панели были с как можно более гладкими краями, так что это компромиссный подход.

Крупный производственный подход может заключаться в использовании откидной платы или нестандартных приспособлений, которые устранят всю последующую обработку, но будут несовместимы с описанной выше настройкой испытательного разъема.


Также: Дейв показал, что ему нравится вырезать доски из панели, используя боковые ножи, а не сгибая их. Вот почему у него есть выступы по углам uCurrent - резка боковыми ножницами по краям доски автоматически скосит углы, чтобы поместиться в корпусе с минимальными дополнительными затратами. Довольно аккуратно.
— Mels

0

Чтобы избежать уже упомянутых механических проблем, я бы использовал ножовку и шлифовку, чтобы избавиться от любой меди, которая выступает. Однако настоящая проблема, которую я вижу, заключается в том, что оставшиеся медные следы становятся «антеннами» для оставшихся схем! Остальные схемы станут очень восприимчивыми к электромагнитным помехам (особенно на высокой частоте).

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.