Eu tenho uma placa de 6 camadas onde os 4 planos internos são + 15, GND, VCC, -15. Eu queria saber se havia alguma vantagem em fazer um derramamento de cobre nas camadas superior e inferior? Eu provavelmente os deixaria flutuando, pois não quero usar micro-vias para dizer amarrá-lo ao GND?

Isso é realmente uma má ideia? Ou seja, cobre flutuante = antena.

Seria igualmente aceitável ter uma placa de 4 camadas, com a camada superior tendo vazamento de cobre para o VCC e a parte inferior tendo vazamento para o GND e mantendo os dois internos como + -15?

Note que isto é para um circuito de velocidade razoavelmente baixa que possui algumas partes analógicas e digitais.

Normalmente, a camada externa é uma má idéia. As camadas externas têm muitos componentes e traços que tendem a reduzir o derramamento. Pequenas ilhas de derramamento levam a problemas de EMI.

Se você fizer uma topologia em estrela para o seu + 5V (ramificação do suprimento em vez de criar loops) com traços realmente grossos (0,020 "min), poderá acabar com algumas camadas de vazamento. Isso certamente reduzirá os custos da placa. no uso de suprimentos, é melhor derramar o GND e entregar um dos suprimentos de 15V por meio de traços.

No final, você precisará criar uma placa para ver se ela atende à EMI e às especificações de desempenho.

Teoria da EMC sobre o derramamento de cobre

Usar um derramamento de cobre para aviões de força e terra é uma coisa boa. Usar um derramamento de cobre em camadas que contêm sinais é perigoso do ponto de vista da EMC. Por que é isso?

Usar um derramamento de cobre em camadas que contêm sinais é perigoso, porque é surpreendentemente fácil criar loops atuais. A tensão induzida (radiação externa causando uma tensão no seu rastreamento) e a radiação de saída (seu rastreamento causando radiação) estão diretamente relacionadas à área em torno da qual a corrente flui. Essa relação é conhecida como Lei Circuital de Ampére (uma das equações de Maxwell, que são a base da EMC) e pode ser expressa como

$I_{enc}$

Em uma configuração normal, essa superfície é um retângulo que corre diretamente abaixo do seu traço no plano do solo. Sua largura é apenas a espessura do seu PCB. Isso é bem pequeno!

É muito fácil, no entanto, desenvolver acidentalmente uma placa que passa a corrente em um traço grande e tortuoso, com uma área de várias polegadas quadradas. Adicionar derramamento de cobre para as camadas de suprimento é uma maneira fácil de garantir que você não faça isso. Você pode passar vias através deste plano sem afetar muito os resultados, mas cortar esse vazamento de cobre por um longo traço nega completamente sua eficácia.

As placas de duas camadas geralmente (quase sempre) compartilham energia e terra com as camadas de sinal; portanto, os projetistas geralmente tentam conectar grupos de traços com algumas vias e um traço grosso conectando o plano quebrado do outro lado da placa. A descontinuidade introduz alguma impedância no caminho, e isso adiciona alguma área ao loop atual, mas geralmente é evitável em placas com mais camadas de energia.

Para uma placa de várias camadas, adicionar um plano de cobre quebrado não é um problema, porque você pode conectar o plano quebrado ao plano interno intacto sem muita dificuldade. Basta adicionar vias em um padrão de grade de 500 mil e chamar isso de bom. Exclua todas as que você precisar remover para posicionamento de peças e roteamento de rastreamento, mas lembre-se de adicionar uma ou duas costas para compensar a perda e evitar a criação desses loops de corrente nocivos. Sugiro conectar os dois lados ao GND.

Problemas de fabricação com vazamentos de cobre

Outro motivo para considerar a adição de um vazamento de cobre é um problema puramente mecânico. O revestimento de cobre de uma placa de circuito impresso apenas de um lado pode causar o empenamento da base do FR4 (o que é ruim ). Por esse motivo, os PCBs geralmente têm um plano tracejado em áreas que apresentam densidades de traços significativamente mais baixas.

Para sua placa multicamada com planos de potência e terra separados, é razoável esperar que a densidade do cobre em cada camada seja bastante consistente na superfície da sua PCB. Você não deveria se preocupar com isso.

Teoria e antecedentes suficientes! Qual é a resposta?

Na sua situação, eu provavelmente ignoraria o derramamento de cobre. Você já possui aviões de força e terra, por isso ganha pouco nas etapas de layout e nos problemas da EMC.

Se você deseja adicioná-lo para a aparência, ter conexões extras de aterramento para sondagem ou retrabalho, melhorar suas características EMC ou adicionar dissipador de calor adicional, conecte-o ao terra. Você afirma que não quero usar micro-vias para dizer vinculá-lo ao GND, mas é exatamente isso que deve ser feito. Supondo que você não esteja fabricando a placa, essas vias serão cortadas por máquinas. Provavelmente não vai custar nada (eles não precisam ser micro vias ...) e não vai adicionar muito tempo ao processo de layout.

Se você derramar os planos de cobre de derramamento apenas para fins de blindagem EMI, não passe corrente no plano de derramamento superior ou inferior. Faça do NO-NET. Em seguida, adicione uma via para conectá-la ao seu plano GND interno nas camadas da placa. O VIA inicialmente não vai querer se conectar, então despeje um pequeno preenchimento de cobre sobre a via e poly e agora ele se conectará a essa via.
Se você possui muitas vias, agora pode estar passando correntes e criando loops, o que não é bom.