Perché i via sono posizionati in questo modo su un PCB?

Ho usato per controllare PCB commerciali complessi, specialmente quelli delle schede grafiche, per vedere come i progettisti di PCB professionisti fanno il loro layout e apprendono dalle loro tecniche.

Quando ho controllato la scheda mostrata di seguito ho notato due cose riguardanti il ​​posizionamento dei via:

(Qui viene mostrata un'immagine a risoluzione più alta ).

1. Il PCB è circondato da punti di cucitura attorno ai bordi. Qual è il ruolo di tutti questi? Penso che siano collegati a terra per fungere da scudo, se è vero, non riesco a capire tecnicamente come da questa posizione ottengano questo scudo?

2. Guardando più da vicino ai fori di montaggio, ho notato che hanno aggiunto vie attorno al pad, perché?

Anello di terra

Intorno al PCB, e talvolta aree all'interno del PCB, è circondato da un anello di tracce che è collegato a GND. Quell'anello esiste su tutti gli strati del PCB ed è collegato insieme a un sacco di vie.

Per spiegare cosa fa questo, devo descrivere cosa succede quando non hai l'anello di massa. Diciamo che sullo strato 2 hai un piano terra. Sul layer 1 hai una traccia del segnale che arriva fino al bordo del piano terra e corre per diversi pollici lungo il bordo. Questa traccia del segnale è tecnicamente direttamente sul piano terra, ma proprio sul bordo. In questo caso quella traccia emetterà più EMI rispetto ad altre tracce, anche l'impedenza della traccia non sarebbe controllata altrettanto bene. Spostando semplicemente la traccia, in modo che non si trovi sul bordo del piano di terra, risolverà il problema. Più "in" lo sposti meglio è, ma la maggior parte dei progettisti di PCB lo sposterà in almeno 0,050 pollici.

Ci sono problemi simili quando hai un piano di potenza. Il piano di potenza deve essere spostato indietro dal bordo del piano GND.

Applicare queste regole, che le tracce non possono trovarsi entro 0,050 "dal bordo di un aereo, è difficile nella maggior parte dei pacchetti software PCB. Non è impossibile, ma la maggior parte dei progettisti PCB è pigra e non vuole impostare queste complicate regole. Inoltre, ciò significa che ci sono aree del PCB che sono semplicemente prive di tracce utili.

Una soluzione a questo è quella di mettere un anello di terra e legare tutto insieme con via. Ciò impedirà automaticamente che altri segnali entrino in quell'area del PCB, ma fornirà anche una migliore prevenzione EMI rispetto al semplice spostamento delle tracce. Per il piano di potenza, questo forza anche il piano di potenza indietro dal bordo (poiché hai appena messo una traccia GND lì).

Fori di montaggio

Nella maggior parte dei casi si desidera collegare i fori di montaggio a GND. Questo per motivi EMI ed ESD. Tuttavia, le viti sono davvero dannose per i PCB. Supponiamo che tu abbia un normale foro passante collegato al tuo piano di massa. La stessa vite può distruggere la placcatura all'interno del foro. La testa della vite può distruggere il cuscinetto sulla superficie del PCB. E la forza di schiacciamento può distruggere il piano GND vicino alla vite. Le probabilità che ciò accada sono rare, ma molti EE hanno avuto abbastanza problemi con questo da trovare soluzioni.

(Dovrei notare che distruggere la placcatura e / o il cuscinetto di solito provoca chiazze di metallo che si allentano e mettono in cortocircuito qualcosa di importante.)

La soluzione è questa: aggiungere via attorno al foro di montaggio per collegare i pad al piano GND. Le vie multiple offrono ridondanza e riducono l'induttanza / impedenza di tutto. Poiché la via non si trova sotto la testa della vite, è meno probabile che venga schiacciata. Il foro di montaggio può quindi essere non placcato, riducendo la possibilità che scaglie di metallo allentino cortocircuitando qualcosa.

Questa tecnica non è infallibile, ma funziona meglio di un semplice foro di montaggio placcato. Sembra che ogni progettista di PCB abbia un metodo diverso per farlo, ma il pensiero di base alla base è per lo più lo stesso.

Vuoi sempre avere il più solido piano di massa possibile. Gli strati interni possono avere isole di terra separate, quindi devono essere collegate a tutti gli aerei / isole insieme.

Tuttavia, ci sono due cose più importanti:

1. evitare di avere un anello di massa e
2. evitare di avere un'antenna a terra.

Ecco perché aggiungi il maggior numero possibile di vie e anche "cuci" il PCB.

I VIA nei fori di montaggio servono a ridurre i costi di manodopera dell'assemblaggio delle schede. Se guardi da vicino, vedrai che i fori di montaggio non sono placcati e c'è un piccolo spazio tra i fori e l'interno del pad.

Per saldare attraverso i componenti del foro, le schede passano attraverso una macchina per saldatura ad onde. Se i fori di montaggio sono placcati, ad esempio devono essere mascherati sul lato inferiore con nastro kapton. Ciò eviterà che la saldatura salga nel foro di montaggio ma aumenti il ​​costo della manodopera di montaggio.

Utilizzando i VIA nei cuscinetti dei fori di montaggio, consentire ai fori di montaggio di non essere placcati e di avere ancora i cuscinetti collegati al piano di massa. Sul lato inferiore, i cuscinetti dei fori di montaggio sono coperti con il soldermask. In questo modo, non è necessario mascherarli prima di passare attraverso la macchina a onde d'onda. Quando il PCB è installato in un involucro, la testa della vite farà contatto elettrico con il cuscinetto superiore del foro di montaggio e l'involucro.