Dlaczego przelotki są umieszczane w ten sposób na płytce drukowanej?

Sprawdzałem złożone komercyjne płytki drukowane, zwłaszcza karty graficzne, aby zobaczyć, jak profesjonalni projektanci PCB robią układ i uczą się na podstawie swoich technik.

Kiedy sprawdziłem pokazaną poniżej kartę, zauważyłem dwie rzeczy dotyczące umieszczenia przelotek:

( Pokazano tutaj obraz o wyższej rozdzielczości ).

1. Płytka drukowana jest otoczona przez przeszycia na krawędziach. Jaka jest ich rola? Myślę, że są połączone z ziemią, aby działać jak tarcza, jeśli to prawda, nie mogę technicznie zrozumieć, jak dzięki temu położeniu osiągają tę tarczę?

2. Przyglądając się bliżej otworom montażowym, zauważyłem, że dodali przelotki wokół pada, dlaczego?

Pierścień uziemiający

Otaczanie PCB, a czasem obszary wewnątrz PCB, jest otoczone pierścieniem śladów, który jest podłączony do GND. Ten pierścień istnieje na wszystkich warstwach PCB i jest połączony z wiązką przelotek.

Aby wyjaśnić, co to robi, muszę opisać, co się dzieje, gdy nie masz uziemienia. Powiedzmy, że na warstwie 2 masz płaszczyznę uziemienia. Na warstwie 1 masz ślad sygnałowy, który prowadzi aż do krawędzi płaszczyzny uziemienia i biegnie przez kilka cali wzdłuż krawędzi. Ten ślad sygnału jest technicznie bezpośrednio nad płaszczyzną uziemienia, ale tuż przy krawędzi. W takim przypadku ślad będzie emitował więcej EMI niż inne ślady, również impedancja śladu nie byłaby tak dobrze kontrolowana. Wystarczy przesunąć ślad, aby nie znajdował się na krawędzi płaszczyzny uziemienia, rozwiąże problem. Im więcej „w” przesuniesz, tym lepiej, ale większość projektantów PCB przesunie go co najmniej 0,050 cala.

Istnieją podobne problemy, gdy masz samolot mocy. Płaszczyznę mocy należy odsunąć od krawędzi płaszczyzny GND.

Egzekwowanie tych zasad, że ślady nie mogą znajdować się w odległości 0,050 "od krawędzi samolotu, jest trudne w większości pakietów oprogramowania do PCB. Nie jest to niemożliwe, ale większość projektantów PCB jest leniwa i nie chce konfigurować tych skomplikowanych reguł. Ponadto oznacza to, że istnieją obszary na płytce drukowanej, które są po prostu pozbawione przydatnych śladów.

Rozwiązaniem tego jest umieszczenie uziemionego pierścienia i związanie go razem za pomocą przelotek. To automatycznie zapobiegnie przedostawaniu się innych sygnałów do tego obszaru płytki drukowanej, ale zapewni także lepszą ochronę przed zakłóceniami elektromagnetycznymi niż zwykłe cofanie śladów. W przypadku płaszczyzny mocy wymusza to również powrót płaszczyzny mocy z krawędzi (ponieważ po prostu umieściłeś tam ślad GND).

Otwory montażowe

W większości przypadków chcesz połączyć otwory montażowe z GND. Wynika to z przyczyn EMI i ESD. Jednak śruby są naprawdę złe dla płytek drukowanych. Powiedzmy, że masz normalny galwanizowany otwór, który jest połączony z twoją płaszczyzną uziemienia. Sama śruba może zniszczyć poszycie wewnątrz otworu. Łeb śruby może zniszczyć podkładkę na powierzchni płytki drukowanej. A siła kruszenia może zniszczyć płaszczyznę GND w pobliżu śruby. Szanse na takie zdarzenia są rzadkie, ale wiele EE miało z tym wystarczająco dużo problemów, aby wymyślić poprawki.

(Powinienem zauważyć, że zniszczenie poszycia i / lub podkładki zwykle powoduje poluzowanie się metalowych plamek i zwarcie czegoś ważnego.)

Poprawka jest następująca: dodaj przelotki wokół otworu montażowego, aby połączyć elektrody z płaszczyzną GND. Wiele przelotek zapewnia nadmiarowość i zmniejsza indukcyjność / impedancję całego urządzenia. Ponieważ przelot nie znajduje się pod łbem śruby, istnieje mniejsze prawdopodobieństwo zmiażdżenia. Otwór montażowy można następnie odsunąć, co zmniejsza ryzyko luźnych metalowych płatków powodujących zwarcie.

Ta technika nie jest niezawodna, ale działa lepiej niż zwykły otwór montażowy. Wygląda na to, że każdy projektant PCB ma inną metodę na zrobienie tego, ale podstawowe założenia są w większości takie same.

Zawsze chcesz mieć jak najwięcej solidnej płaszczyzny uziemienia. Warstwy wewnętrzne mogą mieć wyspy wysp oddzielone, więc muszą być połączone ze wszystkimi samolotami / wyspami razem.

Istnieją jednak dwie najważniejsze rzeczy:

1. unikać pętli uziemienia i
2. unikać anteny naziemnej.

Dlatego dodajesz jak najwięcej przelotek i „szyjesz” płytkę drukowaną.

VIA w otworach montażowych służą zmniejszeniu kosztów pracy zespołu płyty. Jeśli przyjrzysz się uważnie, zobaczysz, że otwory montażowe nie są platerowane i istnieje niewielka szczelina między otworami a wnętrzem podkładki.

Aby lutować przez elementy otworów, płyty przechodzą przez maszynę falującą. Jeśli otwory montażowe są powlekane, należy je zamaskować na dole, na przykład taśmą kaptonową. Zapobiegnie to przedostaniu się lutu przez otwór montażowy, ale zwiększy koszty pracy montażu.

Używając VIA w podkładkach otworów montażowych, należy pozostawić otwory montażowe niepowleczone i nadal mieć podkładki podłączone do płaszczyzny uziemienia. Na dolnej stronie podkładki otworów montażowych są przykryte soldermaską. W ten sposób nie trzeba ich maskować przed przejściem przez maszynę do falowania. Gdy płytka drukowana jest zainstalowana w obudowie, łeb śruby będzie stykać się elektrycznie z górną podkładką otworu montażowego i obudową.