Eu costumava verificar PCBs comerciais complexos, especialmente os de placas gráficas, para ver como os designers profissionais de PCB fazem seu layout e aprender com suas técnicas.
Quando verifiquei o cartão mostrado abaixo, notei duas coisas em relação à localização das vias:
(Uma imagem de alta resolução é mostrada aqui ).
A PCB é cercada por vias de costura ao redor das bordas. Qual o papel de tudo isso? Eu acho que eles estão conectados ao solo para agir como um escudo, se isso é verdade, eu não consigo entender tecnicamente como, com esse posicionamento, eles alcançam esse escudo?
Ao olhar mais de perto para os orifícios de montagem, notei que eles adicionavam vias ao redor do bloco, por quê?
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Respostas:
Anel de aterramento
Ao redor do PCB, e às vezes áreas dentro do PCB, é cercado por um anel de traços conectado ao GND. Esse anel existe em todas as camadas de PCB e é conectado a várias vias.
Para explicar o que isso faz, preciso descrever o que acontece quando você não possui o anel de aterramento. Digamos que na Camada 2 você tenha um plano de terra. Na camada 1, você tem um rastreamento de sinal que vai até a borda do plano de terra e percorre várias polegadas ao longo da borda. Esse traço de sinal é tecnicamente diretamente sobre o plano de terra, mas diretamente na borda. Nesse caso, o rastreamento irradiará mais EMI do que outros rastreamentos, também a impedância do rastreamento não seria tão bem controlada. Simplesmente mover o traço para dentro, para que ele não fique na borda do plano de terra, resolverá o problema. Quanto mais "in" você o move, melhor, mas a maioria dos designers de PCB o move em pelo menos 0,050 polegadas.
Existem problemas semelhantes quando você tem um plano de energia. O plano de força deve ser movido de volta a partir da borda do plano GND.
A aplicação dessas regras, que os traços não podem estar a menos de 0,050 "da borda de um avião, é difícil na maioria dos pacotes de software para PCB. Não é impossível, mas a maioria dos designers de PCB é preguiçosa e não deseja definir essas regras complicadas. Além disso, isso significa que existem áreas do PCB simplesmente vazias de traços úteis.
Uma solução para isso é colocar um anel de aterramento e amarrar tudo junto com as vias. Isso impedirá automaticamente que outros sinais entrem nessa área da PCB, mas também proporcionará uma melhor prevenção EMI do que simplesmente mover os rastros de volta. Para o plano de força, isso também força o plano de força de volta a partir da borda (desde que você acabou de colocar um traço GND lá).
Furos de montagem
Na maioria dos casos, você deseja conectar seus orifícios de montagem ao GND. Isso ocorre por motivos de EMI e ESD. No entanto, os parafusos são realmente ruins para os PCBs. Digamos que você tenha um furo passante normal conectado ao seu plano de terra. O próprio parafuso pode destruir o revestimento dentro do furo. A cabeça do parafuso pode destruir a almofada na superfície da PCB. E a força de esmagamento pode destruir o plano GND perto do parafuso. As chances de que isso aconteça são raras, mas muitos EE's já tiveram problemas suficientes para encontrar soluções.
(Devo observar que destruir o revestimento e / ou a almofada geralmente resulta em manchas de metal se soltando e causando curto-circuito em algo importante.)
A solução é a seguinte: adicione vias ao redor do orifício de montagem para conectar os eletrodos ao plano GND. Várias vias fornecem redundância e reduzem a indutância / impedância de tudo. Como a via não está embaixo da cabeça do parafuso, é menos provável que ela seja esmagada. O orifício de montagem pode ser desapertado, reduzindo a chance de flocos de metal soltos causarem curto-circuito.
Essa técnica não é infalível, mas funciona melhor do que um simples orifício de montagem revestido. Parece que todo designer de PCB tem um método diferente para fazer isso, mas o pensamento básico por trás disso é basicamente o mesmo.
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Você sempre quer ter o máximo de plano de solo sólido possível. As camadas internas podem ter ilhas de terra separadas, portanto, devem ser conectadas a todos os planos / ilhas juntas.
No entanto, existem duas coisas mais importantes:
É por isso que você adiciona o máximo possível de vias e também "costura" a PCB.
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Os VIAs nos orifícios de montagem estão lá para reduzir o custo da mão-de-obra da montagem da placa. Se você olhar atentamente, verá que os orifícios de montagem não são revestidos e há uma pequena folga entre os orifícios e a parte interna da almofada.
Para soldar os componentes do furo, as placas estão passando por uma máquina de solda por onda. Se os orifícios de montagem são revestidos, eles precisam ser mascarados na parte inferior com fita kapton, por exemplo. Isso impedirá que a solda suba pelo furo de montagem, mas aumenta o custo da mão-de-obra de montagem.
Usando os VIAs nos apoios dos orifícios de montagem, permita que os orifícios de montagem não sejam revestidos e ainda os mantenham conectados ao plano de aterramento. No lado inferior, as almofadas dos orifícios de montagem são cobertas com a máscara de solda. Dessa forma, não é necessário mascará-los antes de passar pela máquina de solda por ondas. Quando a PCB é instalada em um gabinete, a cabeça do parafuso faz o contato elétrico com a almofada superior do orifício de montagem e o gabinete.
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