Breakaway PCBデザイン

私は、不要なコンパートメントを切り離すことができる小さなシリーズのブレークアウェイPCB設計を目指しています。（下の画像を参照）

たとえば、STM32 Nucleoボードでこれを見たことがあります。STM32Nucleoボードでは、フラッシュインターフェイスを使い終わったら、それを使用して離陸します。だから、最上層と最下層のぶら下がりPCBトレースに関する問題ではないはずです。

しかし、内部層はどうですか？
-事前に決められたブレイクポイントを通過する電源層とグランド層があるのは問題ですか？
-すべてのレイヤーに痕跡が見られないことを確認したら、これをしても大丈夫でしょうか？
-このようなことをするのは悪い習慣だと考えられていますか？

しかし、子供やUSBプラグが破れているユーザーに過度のストレスを与えないようにするための機械的なストレインリリーフには優れています。

メインボードには、壊れやすいセラミック部品のねじり応力を排除するための優れた3点ネジ穴マウントがあり、ブレイクアウェイにより、セラミックチップに応力をかけることなく、ギャップでより多くの基板曲げ応力が発生します。USBポートに曲げ応力があり、USBコネクタのケース取り付け穴によって歪みが制限されたUSBエリアの取り付け穴がないオープンボードでの使用では意味があります。

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

ブレーク近くのSMDキャップの向きは、ブレークアウトではなく、外部USBプラグとのストレスリリーフジョイントを意図したものではないことを示しています。

上記のリンクの拡張ビデオ拡張拡大エリア：

結論

Good mechanical design
Bad Breakaway panel design. * false assumption *
C12 , C13 could crack with normal attempts to snap or shear the break.

• この設計は、ブレークスルーデザインルールではDFMに失敗します。

しかし、私はそれが間違った仮定であると結論付けているので、離脱することは、ストレス緩和のための良いデザインです。

このエリアでの休憩には、銅線トラックDremel®クリーンアップを備えたマイクロルーターが必要です。

参照：R＆Dおよび契約製造業での40年の経験と、オペレーターおよび設計上の欠陥からの多くの画期的な設計上の欠陥。

• 例えば。フェニックスのHoneywellのアビオニクス部門の顧客であるウィニペグのC-MAC契約MfgのEng Mgrであったとき、ビスケットでセラミックチップをクラックするVccデカップリングが時々発生するジェットエンジン制御ボードを大量に製造したボードを設計しましたパネル化された大型マザーボード。ボードの反りを制限し、巨大なセラミック10uFキャップに目に見えない亀裂が入らないように、オペレーターをより慎重にせん断スナップボードに訓練することにより、欠陥を修正しました。ハネウェルは後の改訂版で設計を改善しました。

ビスケットブレーク付近の方向と近接性は、特にVスコアを優先するか、PCBの内側の端に向かってオフセットした間に多くの間隔を空けたビスケットを備えた重要な設計上の特徴です。

追加されました

小さなボードを分離して再利用する場合は、次のいずれかの方法を使用します

• Vスコアを慎重にスナップする前に、金属タイプのハックソーブレード（ハンドルは不要）またはハンドルーターまたは正確なナイフで深く切る

ミシン目（狭い間隔の穴）を使用して、製造後にPCボードの一部を切り離すことができます。ただし、ブレークを越えて実行されているトレースがある場合、これは良い考えではありません。銅はきれいに破損せず、鋭く露出したエッジが残ります。

ボードの一部を切り離す主な理由は、すべてを一度に製造できるようにするためです。その後、異なるが関連するボードは後で分離されました。

私はこれまで一度だけこのテクニックを使用しました。ユニットには1つのメイン回路基板と、IRレシーバーを保持する別の小さな基板がありました。これらはメインボードに対して厄介な方向にならなければなりませんでした。IRレシーバー用のボードを小さくし、リボンケーブルでメインボードに接続することで対処しました。

製造を容易にするために、これはすべてリボンケーブルを含む1つのボードとして構築されました。製造中にボードセットをケースに取り付けたときに、IRレシーバーボードが破損しました。これにより、いくつかの手順が省略され、リボンケーブルの取り付けが簡単になりました。

ただし、ボード間に銅トレースはありませんでした。ボードボードはミシン目で少しぎざぎざでしたが、エンドユーザーがいるはずのないエンクロージャーに取り付けられていたので、それは問題ではありませんでした。

しかし、内部層はどうですか？-供給層とグランド層が所定のブレークポイントを越えるのは問題ですか？

内部層と電源レールがブレークを通過することは明確な問題ではありませんが、ブレークを制御することはできず、2つのプレーンがショートする可能性を受け入れることはできません。3つのオプションがあります

• 断線に銅線を通さないでください（PCB断線による短絡のリスクはありません）
• 電源、信号、およびグランドをブレーク間で実行します（PCBブレークの小さなリスクは不明ですが）
• 電源、信号、およびグランドを一緒に（交差させて）断線間で実行しないでください（PCB断線による短絡のリスクはありません）

最後のオプションでは、いくつかのブレイクアウェイポイントがあり、短絡が心配な場合は、一方のブレイクアウェイタブで接地し、もう一方のタブで電源と信号を送ることができます。

また、分離距離がはるかに大きいため、2層設計のリスクは4層設計よりもはるかに低いと思います。

• すべてのレイヤーに痕跡が入り込まないことを確認したら、これをしても大丈夫でしょうか？

私が破壊で見たものから、問題は物理的に隣り合って配置されている飛行機が一緒にショートしやすいです。離れて配置するほど、より良い結果が得られます。

• このようなことをするのは悪い習慣と考えられていますか？

これは意見の問題であり、一部の業界ではリスクは許容できず、その設計はこれを反映しています。趣味設定では、より多くのリスクは許容できますが、あなたの市場が何であるかに依存します。

この問題のリスクを実験せずに定量化するのは難しいため、ブレイクアウェイPCBで見たものからしか話せません。最大のリスクは、電源プレーンがグランドにショートするか、信号プランがグランドにショートすることです。プレーンまたは信号がショートアウトからブレイクアウェイを横切るリスクがほとんどない、またはまったくないブレイクアウェイPCBを設計することができます。

他のユーザー向けの場合は、他のユーザーの「これをしないでください」に同意します。しかし、それがあなただけなら、私はそれをするでしょう。最上層のトレースは、鋭いカミソリで簡単に切断できます。内部プレーンはそうではありませんが、その小さなボードは低電力なので、power / gndの内部プレーンは必要ありません。これを行いたい場合、電源とグランドを含む外層トレースのみを使用できます。次に、ブレイクアウェイの両端でカミソリでそれらをカットします。メインボード側では、カットをメインボードに向かってバイアスします。GNDプレーンがないため、シグナルインテグリティは低下しますが、これは別の問題です。

経験：EE学位。15年以上のボードデザイン/育成/デバッグ、および「独自の」ガレージPCB DIYer。私はこの正確なことをしました。

Dave Jonesのvblogの例は、パネル化されたPCBのセットのスナップオフビットを介してカップルの導体を渡すことと同様の要件を示しています。

導体が制御されていない長さで剥がれる可能性があるため（私はむしろ各ボードに個別のテストパッドまたはコネクタが必要です）、私はこれの大ファンではありませんが、彼はこの1つで大丈夫な仕事をしました余分なトレースの長さのため、多少のピールバックが可能になります。とにかくコーナーを仕上げて、ケースに収まるようにする必要があります。そうすることで、人間が注意を引くことができます。また、それらは十分に分離されています。もちろん、パネル外の部分は、パネル分割解除後に破棄されるため、それについて心配する必要はありません。

この場合、各パネルのニッパーを使用して、脱パネルが行われます。ここでの要件は、可能な限り滑らかなエッジでパネル化することであり、これは妥協アプローチです。

大規模な生産アプローチでは、プッシュバックボードまたはカスタムフィクスチャを使用します。これにより、すべての後仕上げが不要になりますが、上記のテストコネクタのセットアップとは互換性がなくなります。

すでに述べた機械的な問題を避けるために、弓のこぎりと研磨を使用して、突き出ている銅を取り除きます。しかし、私が見る本当の問題は、残っている銅トレースが残りの回路の「アンテナ」になることです！残りの回路は、（特に高周波で）電磁ノイズの影響を非常に受けやすくなります。