Vias neden bu şekilde PCB'ye yerleştirilir?

Profesyonel PCB tasarımcılarının düzenlerini nasıl yaptıklarını ve tekniklerinden nasıl öğrendiklerini görmek için karmaşık ticari PCB'leri özellikle grafik kartlarını kontrol etmek için kullandım.

Aşağıda gösterilen kartı kontrol ettiğimde viyalin yerleştirilmesine ilişkin iki şey fark ettim:

(Burada daha yüksek çözünürlüklü bir görüntü gösterilmektedir ).

1. PCB, kenarların etrafındaki dize dikenleri ile çevrilidir. Tüm bunların rolü nedir? Bir kalkan gibi davranmak için toprağa bağlı olduklarını düşünüyorum, eğer doğruysa, teknik olarak bu yerleştirme ile bu kalkanı nasıl elde ettiklerini anlayamıyorum?

2. Montaj deliklerine daha yakından baktığımda, pedin her yerine viyak ilave ettiklerini fark ettim, neden?

Zemin Halkası

PCB'yi ve bazen de PCB içindeki alanları çevreleyen, GND'ye bağlı bir iz halkası ile çevrilidir. Bu halka, tüm PCB katmanlarında bulunur ve bir demet viyana ile bağlanır.

Bunun ne yaptığını açıklamak için, zemin halkasına sahip olmadığınız zaman ne olacağını açıklamam gerekiyor. Diyelim ki 2. Katta bir yer düzleminiz var. Katman 1'de, zemin düzleminin kenarına kadar uzanan ve kenar boyunca birkaç inç boyunca uzanan bir sinyal izi vardır. Bu sinyal izi, teknik olarak doğrudan yer düzlemi üzerinde, ancak sağ tarafta. Bu durumda iz, diğer izlerden daha fazla EMI yayar, ayrıca iz empedansı da kontrol edilemez. İzi basitçe hareket ettirerek, yer düzleminin kenarında olmaması sorunu çözecektir. Ne kadar “” kullanırsanız o kadar iyidir, ancak çoğu PCB tasarımcısı en az 0.050 inç içinde hareket edecektir.

Bir güç uçağınız olduğunda benzer sorunlar var. Güç düzlemi, GND düzleminin kenarından geri taşınmalıdır.

Bu kuralları uygulamak, izlerin bir uçağın kenarının 0,050 inç içinde olmamasını sağlamak, çoğu PCB yazılım paketinde zordur. Bu imkansız değildir, ancak çoğu PCB tasarımcısı tembeldir ve bu karmaşık kuralları ayarlamak istemez. Ayrıca, PCB'nin yararlı izleri tamamen boş bıraktığı alanlar olduğu anlamına gelir.

Bunun için bir çözüm, bir topraklama halkası koymak ve hepsini viyanalarla bağlamak. Bu, diğer sinyallerin PCB'nin o alana girmesini otomatik olarak önleyecektir, ancak sadece izleri geri hareket ettirmekten daha iyi EMI önleme sağlayacaktır. Güç düzlemi için bu, güç düzlemini kenardan geri zorlar (çünkü orada bir GND izi koydunuz).

Montaj delikleri

Çoğu durumda montaj deliklerinizi GND'ye bağlamak istersiniz. Bu EMI ve ESD nedenlerinden dolayı. Ancak, vidalar PCB'ler için gerçekten kötüdür. Diyelim ki zemin düzlemine bağlı normal bir delikten geçiyorsunuz. Vidanın kendisi deliğin içindeki kaplamayı tahrip edebilir. Vida başı PCB yüzeyindeki pedi tahrip edebilir. Ve kırma kuvveti vidanın yakınındaki GND düzlemini tahrip edebilir. Bu olayların herhangi birinin olasılığı nadirdir, ancak çoğu EE'nin bu konuda düzeltmeler yapmak için yeterli problemleri vardır.

(Kaplama ve / veya pedin tahrip edilmesinin genellikle metal lekelerin gevşemesine ve önemli bir şeyi kısaltmasına yol açması gerektiğini unutmayın.)

Bunun çözümü şudur: Pedleri GND düzlemine bağlamak için montaj deliğinin etrafına vias ekleyin. Çoklu vize size fazlalık kazandırır ve her şeyin endüktansını / empedansını azaltır. Geçiş vida başı altında olmadığı için ezilme olasılığı daha düşüktür. Montaj deliği daha sonra kaplanmamış olabilir, böylece metal gevreği gevşetme olasılığı azalır.

Bu teknik kusursuz değildir, ancak basit bir kaplama montaj deliğinden daha iyi çalışır. Her PCB tasarımcısının bunu yapmak için farklı bir yöntemi olduğu anlaşılıyor, ancak bunun arkasındaki temel düşünce çoğunlukla aynı.

Her zaman mümkün olduğunca sağlam bir yer düzlemine sahip olmak istersiniz. İç katmanlar topraklı adaları ayırabilir, bu nedenle tüm uçaklara / adalara birlikte bağlanmalıdır.

Bununla birlikte, en önemli iki şey vardır:

1. bir topraklama halkasına sahip olmaktan kaçının ve
2. bir toprak anteni kullanmaktan kaçının.

Bu yüzden olabildiğince fazla vias ekleyin ve ayrıca PCB'yi "dikin".

Montaj deliklerindeki VIA, tahta montaj işçiliği maliyetini azaltmak için oradadır. Yakından bakarsanız montaj deliklerinin kaplanmadığını ve delikler ile pedin iç kısmı arasında küçük bir boşluk olduğunu göreceksiniz.

Delik bileşenlerinden lehimlemek için, levhalar bir dalgalar lehim makinesinden geçmektedir. Montaj delikleri kaplanmışsa, örneğin alt kısımda kapton bantla maskelenmeleri gerekir. Bu, lehimin montaj deliğine girmesini önler ancak montaj işçiliği maliyetini yükseltir.

VIA'ları montaj deliği pedlerinde kullanarak, montaj deliklerinin kaplanmamış olmasına izin verin ve hala pedleri topraklama düzlemine bağlı tutun. Alt tarafta, montaj deliği pedleri lehim maskesiyle kaplanmıştır. Bu şekilde, dalgalar lehim makinesinden geçmeden önce onları maskelemeye gerek yoktur. PCB bir muhafaza içerisine monte edildiğinde, vida başı, montaj deliği üst yastığı ve muhafaza ile elektriksel temas yapacaktır.