¿Por qué las vías se colocan de esta manera en una PCB?

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Solía comprobar los PCB comerciales complejos, especialmente los de las tarjetas gráficas, para ver cómo los diseñadores profesionales de PCB realizan su diseño y aprenden de sus técnicas.

Cuando verifiqué la tarjeta que se muestra a continuación, noté dos cosas con respecto a la ubicación de las vías:

(Una imagen de mayor resolución es que se muestra aquí ).

  1. El PCB está rodeado de vías de costura alrededor de los bordes. ¿Cuál es el papel de todos estos? Creo que están conectados a tierra para actuar como un escudo, si eso es cierto, no puedo entender técnicamente cómo, con esta colocación, logran este escudo.

  2. Al mirar más de cerca los orificios de montaje, noté que agregaron vías en todo el pad, ¿por qué?

    
pregunta Abdella

3 respuestas

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Anillo de tierra

El entorno de la PCB, y algunas veces las áreas dentro de la PCB, está rodeado por un anillo de trazas que está conectado a GND. Ese anillo existe en todas las capas de PCB y está conectado junto con un montón de vías.

Para explicar lo que hace esto, necesito describir lo que sucede cuando no tienes el anillo de tierra. Digamos que en la Capa 2 tienes un plano de tierra. En la capa 1 tiene un rastro de señal que va hasta el borde del plano de tierra y se extiende por varios centímetros a lo largo del borde. Esta traza de señal es técnicamente directamente sobre el plano de tierra, pero justo en el borde. En este caso, la traza irradiará más EMI que otras trazas, así como la impedancia de la traza no se controlaría tan bien. Simplemente moviendo la traza hacia adentro, de modo que no esté en el borde del plano de tierra, solucionará el problema. Cuanto más "adentro" lo muevas, mejor, pero la mayoría de los diseñadores de PCB lo moverán en al menos 0.050 pulgadas.

Hay problemas similares cuando tienes un plano de poder. El plano de poder debe moverse hacia atrás desde el borde del plano GND.

Hacer cumplir estas reglas, que los rastros no pueden estar a 0.050 "del borde de un avión, es difícil en la mayoría de los paquetes de software de PCB. No es imposible, pero la mayoría de los diseñadores de PCB son perezosos y no quieren configurar estos reglas complicadas. Además, esto significa que hay áreas de la PCB que simplemente están vacías de rastros útiles.

Una solución para esto es poner un anillo de tierra y atarlo todo junto con las vías. Esto evitará automáticamente que otras señales ingresen a esa área de la PCB, pero también proporcionará una mejor prevención de EMI en lugar de simplemente retroceder las huellas. Para el plano de poder, esto también obliga al plano de poder a retroceder desde el borde (ya que acaba de poner una traza de GND allí).

Agujeros de montaje

En la mayoría de los casos, desea conectar sus orificios de montaje a GND. Esto es por razones de EMI y ESD. Sin embargo, los tornillos son realmente malos para PCB. Digamos que tiene un orificio pasante normal enchapado que está conectado a su plano de tierra. El tornillo en sí puede destruir el revestimiento dentro del agujero. La cabeza del tornillo puede destruir la almohadilla en la superficie de la PCB. Y la fuerza de trituración puede destruir el plano GND cerca del tornillo. Las probabilidades de que esto ocurra son raras, pero muchas EE han tenido suficientes problemas con esto para encontrar soluciones.

(Debo tener en cuenta que destruir la placa y / o la almohadilla generalmente hace que las manchas de metal se aflojen y causen un cortocircuito en algo importante).

La solución es la siguiente: agregue vías alrededor del orificio de montaje para conectar las almohadillas al plano GND. Las vías múltiples le brindan cierta redundancia y reducen la inductancia / impedancia de todo. Como la vía no está debajo de la cabeza del tornillo, es menos probable que se aplaste. El orificio de montaje puede entonces quedar sin revestimiento, lo que reduce la posibilidad de que las escamas de metal sueltas provoquen un cortocircuito.

Esta técnica no es infalible, pero funciona mejor que un simple orificio de montaje enchapado. Parece que cada diseñador de PCB tiene un método diferente para hacer esto, pero el pensamiento básico detrás de todo es el mismo.

    
respondido por el user3624
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Siempre quieres tener la mayor cantidad de plano de tierra sólida posible. Las capas internas pueden tener islas de tierra separadas, por lo que deben estar conectadas a todos los planos / islas juntas.

Sin embargo, hay dos cosas más importantes:

  1. evita tener un bucle de tierra y
  2. evita tener una antena de tierra.

Es por eso que agregas tantas vías como sea posible y también "coses" el PCB.

    
respondido por el Socrates
3

Los VIAs en los orificios de montaje están ahí para reducir el costo de mano de obra de montaje de la placa. Si observa detenidamente, verá que los orificios de montaje no están enchapados y que hay un pequeño espacio entre los orificios y el interior de la almohadilla.

Para soldar a través de los componentes de los orificios, las placas pasan por una máquina de soldadura de olas. Si los orificios de montaje están enchapados, deben estar enmascarados en la parte inferior con cinta kapton, por ejemplo. Esto evitará que la soldadura suba por el orificio de montaje, pero aumentará el costo de la mano de obra de montaje.

Usando los VIAs en las almohadillas de los orificios de montaje, permita que los orificios de montaje no estén enchapados y aún tenga las almohadillas conectadas al plano de tierra. En la parte inferior, las almohadillas de los orificios de montaje se cubren con la máscara de soldadura. De esta manera, no hay necesidad de enmascararlos antes de pasar por la máquina de soldadura de olas. Cuando la PCB se instala en un gabinete, la cabeza del tornillo hará contacto eléctrico con la almohadilla superior del orificio de montaje y el gabinete.

    
respondido por el Yvon Hache

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