¿Qué debo poner en mi capa de PCB casi vacía?


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Tengo una PCB de 3 "x3" de 4 capas donde mi stack es:

Signal 1
Ground
5v Power
Signal 2

Mi capa Signal 1 tiene algunas trazas que transportan 500 MHz, algunos ADC de alta resolución y circuitos de microcontroladores / usb. Tengo conectores SMA que llevan los 500 MHz a la placa. Actualmente, esto será "al aire libre" sentado en un banco de pruebas, pero a largo plazo terminará en un caso en el que todo estará contenido internamente.

Mi capa de Signal 2 no tiene casi nada, específicamente tiene lo siguiente:

  • MCLR del conector del programador que tiene 0.1 "de largo
  • Datos SPI y línea de reloj que miden aproximadamente 0.1 "de largo
  • Traza de voltaje negativo (para alimentar 2 amplificadores operacionales) que tiene aproximadamente 2 "de largo

Siento que es un desperdicio tener tanta PCB sin usar. Estoy considerando las siguientes opciones:

  1. Llena la capa con mi riel de voltaje negativo
  2. Llena la capa con tierra
  3. Deja la capa vacía

¿Hay algún beneficio de una de las opciones sobre la otra? ¿Qué se suele hacer en estas situaciones?

Algunos detalles adicionales

El sistema extraerá un pico de 300 mA del riel de 5v. Mientras que el riel -5v solo tendrá aproximadamente 2 mA de carga.


¿Se colocará esto dentro de una caja en algún punto y se enviarán señales fuera de la caja en cables y demás?
Kortuk

No estoy seguro de si es adecuado, pero podría usar el espacio libre para crear un área de creación de prototipos que haría que su dispositivo sea fácil de modificar / piratear. Si esto es adecuado, puedo darle una respuesta adecuada
Jim

@Kortuk Pregunta actualizada.
Kellenjb

@Jim probablemente no sea muy útil para este proyecto. El único beneficio que pude ver es romper algunos de mis pines PIC no utilizados, pero no quiero que eso dañe la integridad de mi señal en otra parte.
Kellenjb

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Creo que deberías hacer lo que hicieron los diseñadores de Commodore Amiga y ponerle algunos dibujos.
Majenko

Respuestas:


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Lo que generalmente se hace en la industria en estos casos, suponiendo que las prácticas de relleno de tierra como se muestran en otras respuestas no proporcionan un beneficio significativo, es algo llamado robo .

El robo consiste en cubrir grandes extensiones de capas externas no utilizadas con un patrón de formas, generalmente diamantes o cuadrados, desconectadas entre sí. Estas formas se mantienen alejadas de otras características, como agujeros, bordes de tablas o trazas. El único propósito del robo es mejorar la capacidad de fabricación asegurando un espesor constante de PCB dada cualquier área particular en el tablero, digamos, media pulgada cuadrada.

Sin robar, los rodillos que se usan para laminar las capas juntas no ejercerán tanta fuerza en las áreas sin cobre, lo que podría conducir a la delaminación (parecen puntos de luz dentro del tablero).


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¿En qué se diferencia esto de un vertido de cobre (no conectado)?
stevenvh

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La diferencia es que robar es un montón de pequeñas piezas de cobre que no están conectadas entre sí. Esto evita que se formen corrientes de Foucault, generando calor y energía de extracción, y evita una fuente de capacitancia parásita. (Todo lo que está cerca del avión está conectado a él con capacitancia parásita, creando una ruta de diafonía. Esto no es un problema para un relleno de tierra porque este último solo parece capacitancia parásita a tierra sin diafonía significativa.)
Mike DeSimone

Y la densidad de cobre promedio se hace cercana a la densidad de cobre del área general del circuito, por lo que el epóxico pre-preg tendrá la misma cantidad de cobre y huecos para fluir. El cobre sólido es tan 'malo' como el no cobre para una capa interna. La capa superior puede ser un sólido (a veces una máscara de soldadura que forma una rejilla estañada) o verter la rejilla si se desea un escudo. La red tiene propiedades térmicas más cercanas a las áreas del circuito, un beneficio durante la soldadura y no recogerá tanta soldadura cuando la onda estañada.
KalleMP

Buenos puntos, aunque la recuperación de la soldadura podría evitarse simplemente cubriendo la cuadrícula o el patrón sólido con una máscara de soldadura. (Francamente, si estás haciendo soldadura por ola sin una máscara de soldadura, no deberías preocuparte demasiado por la calidad. Obtendrás lo que obtienes.)
Mike DeSimone el

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Convierte el rastro de potencia negativa en un vertido (pequeño impacto pero tienes espacio).

Vierta el suelo sobre el resto de la capa ... PERO ... use muchas vías de unión para unirlo al plano de tierra interno. Asegúrese de que no haya cobre huérfano. Su objetivo es "intercalar" el plano de alimentación de CC en todos los lados posibles mediante la conexión a tierra, esto minimizará la impedancia de RF a tierra del suministro de 5V para mantenerlo limpio.

Si la placa es más grande, también puede usar el espacio para espolvorear condensadores de desacoplamiento alrededor de esta capa atando + 5V a tierra. Cada 3/4 de pulgada más o menos en la cuadrícula. Si la placa es pequeña, el desacoplamiento de los circuitos integrados es bastante probable.

Un vertido en la parte superior tampoco es una mala idea, aunque depende del diseño.

Aquí hay un ejemplo de lo que quiero decir al usar muchas vías para acoplar el vertido al plano de tierra:

ingrese la descripción de la imagen aquí


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Asegúrese de que sus vías de costura no estén demasiado cerca una de la otra. La regla general habitual es mantenerlos separados al menos un grosor de tabla. Esto se debe a que, dado que las corrientes que fluyen en estas vías fluyen en la misma dirección, la inductancia mutua entre vías adyacentes aumenta la impedancia de las vías involucradas.
Mike DeSimone

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¿Gran parte de su placa es HF (decenas de MHz, o incluso 100MHz)? De lo contrario, tal vez pueda deshacerse de las capas internas y colocar componentes en ambos lados , de modo que pueda enrutar las redes de alimentación en el espacio libre que obtiene de esta manera. La colocación de componentes a dos caras es mucho más barata que una placa de 4 capas.

editar
Dado que parece que tiene VHF, lo llenaría con tapas de desacoplamiento y vertiría un segundo plano de tierra o plano de potencia. Si está desacoplado correctamente, para HF, todos los aviones de potencia tienen el mismo potencial , por lo que realmente no importa qué red vierta aquí.

También coloco tantos puntos de prueba como sea posible en la parte inferior de mis tableros, incluidos los pads para programación en circuito (vea también esta respuesta mía).


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¿Alguna razón por la que dices vertido de tierra en lugar de poder negativo como sugiere BarsMonster? Y, por supuesto, cada IC tiene un desacoplamiento adecuado.
Kellenjb

VDDGND

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--2. En este caso, debería ser el mejor, ya que la distancia entre Signal2 y la potencia es pequeña, actuará como un condensador distribuido y ayudará con la estabilidad y el rendimiento EMI.

--3. Sin beneficios

--1. Demasiada molestia para un solo usuario V negativo.

Pero personalmente me gustan solo las tablas de 2 lados, probablemente puede usar algunos puentes de 0 ohmios y puede terminar siendo más barato de fabricar.


3
¿Por qué 2 no proporciona beneficios? ¿La corta distancia no causaría un buen acoplamiento de la línea 5v que se usa mucho más que la línea -5v? ¿Cómo es 3 una molestia, es el menor trabajo (como en ningún trabajo) ya que actualmente es como es?
Kellenjb

@Kellenjb Jeje, ese stackoverflow renumeró mis puntos, jajaja :-D Por favor, vea el orden correcto ahora :-D
BarsMonster

# 2: La capacitancia es mínima. El beneficio real es la inductancia reducida del plano de tierra, además de los efectos de blindaje.
Mike DeSimone
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