ทำไมจุดจบถูกวางแบบนี้บน PCB?

ฉันเคยตรวจสอบ PCB เชิงพาณิชย์ที่ซับซ้อนโดยเฉพาะกราฟิกการ์ดเพื่อดูว่านักออกแบบ PCB มืออาชีพทำโครงร่างอย่างไรและเรียนรู้จากเทคนิคของพวกเขา

เมื่อฉันตรวจสอบการ์ดที่แสดงด้านล่างฉันสังเกตเห็นสองสิ่งเกี่ยวกับการวางตำแหน่งจุดแวะ:

(ภาพความละเอียดสูงแสดงที่นี่ )

1. PCB ถูกล้อมรอบด้วยจุดเชื่อมเย็บรอบขอบ บทบาทของสิ่งเหล่านี้คืออะไร? ฉันคิดว่าพวกเขาเชื่อมโยงกับพื้นดินเพื่อทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันถ้าเป็นจริงฉันไม่เข้าใจในทางเทคนิคว่าตำแหน่งนี้พวกเขาบรรลุโล่นี้ได้อย่างไร

2. เมื่อมองเข้าไปใกล้รูติดตั้งฉันสังเกตเห็นว่ามันเพิ่มจุดจบรอบ ๆ แผ่นทำไม?

แหวนดิน

ล้อมรอบ PCB และบางครั้งพื้นที่ภายใน PCB ถูกล้อมรอบด้วยวงแหวนของร่องรอยที่เชื่อมต่อกับ GND วงแหวนนั้นมีอยู่บนเลเยอร์ PCB ทั้งหมดและเชื่อมต่อกันด้วยจุดอ่อนมากมาย

เพื่ออธิบายสิ่งนี้ฉันต้องอธิบายว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณไม่มีวงแหวน สมมติว่าในชั้นที่ 2 คุณมีระนาบกราวด์ บนเลเยอร์ 1 คุณมีร่องรอยสัญญาณที่ไปจนถึงขอบของระนาบกราวด์และวิ่งไปตามขอบหลายนิ้ว สัญญาณการติดตามนี้เป็นเทคนิคโดยตรงเหนือระนาบพื้น แต่อยู่ที่ขอบ ในกรณีนี้การติดตามจะแผ่ EMI มากกว่าการติดตามอื่น ๆ นอกจากนี้ความต้านทานการติดตามจะไม่ถูกควบคุมเช่นกัน เพียงแค่เคลื่อนย้ายร่องรอยเข้าไปดังนั้นมันไม่ได้อยู่ที่ขอบระนาบพื้นเพื่อแก้ไขปัญหา ยิ่ง "เข้า" มากเท่าไหร่คุณก็ยิ่งขยับได้ดีขึ้น แต่นักออกแบบ PCB ส่วนใหญ่จะขยับอย่างน้อย 0.050 นิ้ว

มีปัญหาที่คล้ายกันเมื่อคุณมีเครื่องบินพลังงาน ควรเคลื่อนย้ายระนาบกำลังกลับจากขอบของระนาบ GND

การบังคับใช้กฎเหล่านี้มีร่องรอยไม่เกิน 0.050 "ของขอบระนาบเป็นเรื่องยากในแพคเกจซอฟต์แวร์ PCB ส่วนใหญ่มันเป็นไปไม่ได้ แต่นักออกแบบ PCB ส่วนใหญ่ขี้เกียจและไม่ต้องการตั้งกฎที่ซับซ้อนเหล่านี้ นอกจากนี้ยังหมายความว่ามีพื้นที่ของ PCB ที่ว่างเปล่าเพียงร่องรอยที่มีประโยชน์

วิธีการแก้ปัญหานี้คือการใส่แหวนพื้นดินและผูกมันทั้งหมดพร้อมกับจุดแวะ สิ่งนี้จะป้องกันสัญญาณอื่น ๆ โดยอัตโนมัติจากการเข้าไปในพื้นที่ของ PCB นั้น แต่ยังให้การป้องกัน EMI ที่ดีกว่าเพียงแค่เคลื่อนย้ายร่องรอยกลับ สำหรับระนาบพลังงานนี่จะบังคับให้ระนาบพลังงานกลับมาจากขอบ (เนื่องจากคุณเพิ่งใส่การติดตาม GND ที่นั่น)

รูยึด

ในกรณีส่วนใหญ่คุณต้องการเชื่อมต่อรูยึดเข้ากับ GND นี่คือเหตุผล EMI และ ESD อย่างไรก็ตามสกรูนั้นแย่มากสำหรับ PCB สมมติว่าคุณมีการชุบแบบปกติผ่านรูที่เชื่อมต่อกับระนาบกราวด์ของคุณ สกรูสามารถทำลายการชุบภายในรู หัวสกรูสามารถทำลายแผ่นบนพื้นผิวของ PCB และแรงบีบอัดสามารถทำลายระนาบ GND ใกล้กับสกรูได้ อัตราต่อรองของสิ่งใด ๆ ที่เกิดขึ้นนี้เป็นของหายาก แต่ EE จำนวนมากมีปัญหาเพียงพอที่จะแก้ไขปัญหาได้

(ฉันควรทราบว่าการทำลายการชุบและ / หรือแผ่นอิเล็กโทรดมักจะส่งผลให้เกล็ดโลหะหลุดและทำให้สิ่งที่สำคัญขาดหายไป)

การแก้ไขคือ: เพิ่มจุดแวะรอบรูยึดเพื่อเชื่อมต่อแผ่นอิเล็กโทรดเข้ากับระนาบ GND หลายจุดแวะให้ความซ้ำซ้อนและลดการเหนี่ยวนำ / อิมพีแดนซ์ของทุกสิ่ง เนื่องจากผ่านไม่ได้อยู่ภายใต้สกรูหัวจึงมีโอกาสน้อยที่จะถูกบดขยี้ รูยึดสามารถถอดออกได้ช่วยลดโอกาสที่เศษโลหะจะหลุดออก

เทคนิคนี้ไม่สามารถจะเข้าใจผิดได้ แต่ทำงานได้ดีกว่ารูยึดแบบเรียบง่าย ดูเหมือนว่านักออกแบบ PCB ทุกคนจะมีวิธีการที่แตกต่างกันในการทำสิ่งนี้ แต่ความคิดพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังนั้นส่วนใหญ่จะเหมือนกัน

คุณต้องการให้ระนาบกราวด์แข็งเท่าที่จะทำได้เสมอ ชั้นในสามารถแยกเกาะพื้นได้ดังนั้นจะต้องเชื่อมต่อกับทุกระนาบ / เกาะด้วยกัน

อย่างไรก็ตามมีสองสิ่งที่สำคัญที่สุด:

1. หลีกเลี่ยงการมีห่วงพื้นและ
2. หลีกเลี่ยงการมีเสาอากาศพื้นดิน

นั่นเป็นเหตุผลที่คุณเพิ่มจุดแวะให้มากที่สุดและ "เย็บ" แผงวงจร PCB

VIAs ในรูยึดจะช่วยลดต้นทุนค่าแรงในการประกอบบอร์ด หากมองอย่างใกล้ชิดคุณจะเห็นว่ารูยึดไม่ได้ถูกชุบและมีช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างรูและด้านในของแผ่น

ในการบัดกรีผ่านส่วนประกอบของรู หากรูยึดติดชุบพวกเขาจำเป็นต้องถูกปิดบังที่ด้านล่างด้วยเทป kapton เป็นต้น สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้บัดกรีเพิ่มขึ้นไปที่รูสำหรับติดตั้ง แต่เพิ่มค่าแรงในการประกอบ

การใช้ VIA ในแผ่นรูยึดสำหรับติดตั้งทำให้รูยึดติดไม่ชุบและยังมีแผ่นรองเชื่อมต่อกับระนาบกราวด์ ที่ด้านล่างของแผ่นยึดรูจะถูกหุ้มด้วยทหาร ด้วยวิธีนี้ไม่จำเป็นต้องปิดบังพวกเขาก่อนที่จะผ่านเครื่อง waveolder เมื่อติดตั้ง PCB ในกล่องหุ้มหัวสกรูจะทำให้หน้าสัมผัสทางไฟฟ้ามีแผ่นด้านบนของรูสำหรับติดตั้งและกล่องหุ้ม