Почему переходные отверстия расположены таким образом на печатной плате?

Раньше я проверял сложные коммерческие печатные платы, особенно графические, чтобы увидеть, как профессиональные дизайнеры печатных плат разрабатывают макеты и учатся на их методах.

Когда я проверил карту, показанную ниже, я заметил две вещи, касающиеся размещения переходных отверстий:

(Здесь показано изображение с более высоким разрешением ).

1. Печатная плата окружена швами по всему краю. Какова роль всех этих? Я думаю, что они связаны с землей, чтобы действовать как щит, если это правда, я не могу технически понять, как с помощью этого размещения они достигают этого щита?

2. Посмотрев поближе к монтажным отверстиям, я заметил, что они добавили переходные отверстия вокруг площадки, почему?

Кольцо заземления

Окружающая PCB, а иногда и области внутри PCB, окружена кольцом трасс, которое подключено к GND. Это кольцо существует на всех слоях печатной платы и связано с кучей переходных отверстий.

Чтобы объяснить, что это делает, мне нужно описать, что происходит, когда у вас нет кольца заземления. Допустим, на втором уровне у вас есть земля. На слое 1 у вас есть трассировка сигнала, которая идет до края базовой плоскости и проходит на несколько дюймов вдоль края. Эта трассировка сигнала технически находится непосредственно над земной плоскостью, но прямо на краю. В этом случае эта трасса будет излучать больше электромагнитных помех, чем другие трассы, также импеданс трассы не будет так хорошо контролироваться. Простое перемещение трассы, чтобы она не находилась на краю плоскости земли, решит проблему. Чем больше «в» вы перемещаете его, тем лучше, но большинство дизайнеров печатных плат будет перемещать его как минимум на 0,050 дюйма.

Есть аналогичные проблемы, когда у вас есть силовой самолет. Силовая плоскость должна быть отодвинута от края плоскости GND.

Обеспечение соблюдения этих правил, согласно которым следы не могут находиться в пределах 0,050 "от края плоскости, является трудным в большинстве пакетов программного обеспечения для печатных плат. Это не невозможно, но большинство разработчиков печатных плат ленивы и не хотят устанавливать эти сложные правила. Кроме того, это означает, что есть области на печатной плате, которые просто не содержат полезных следов.

Решение этой проблемы заключается в том, чтобы вставить заземляющее кольцо и связать все это вместе с переходными отверстиями. Это автоматически предотвратит попадание других сигналов в эту область печатной платы, но также обеспечит лучшую защиту от электромагнитных помех, чем простое перемещение следов назад. Для плоскости мощности это также заставляет плоскость мощности отойти от края (поскольку вы просто поместили туда след GND).

Монтажные отверстия

В большинстве случаев вы хотите подключить ваши монтажные отверстия к GND. Это по причинам EMI и ESD. Тем не менее, винты действительно плохо для печатных плат. Допустим, у вас есть нормальное сквозное отверстие, которое связано с вашей земной плоскостью. Сам винт может разрушить покрытие внутри отверстия. Головка винта может разрушить накладку на поверхности печатной платы. И сила разрушения может разрушить плоскость GND возле винта. Вероятность того, что это случится, редка, но у многих EE было достаточно проблем с этим, чтобы придумать исправления.

(Я должен отметить, что разрушение обшивки и / или подкладки обычно приводит к тому, что металлические пятна распускаются и замыкаются в чем-то важном.)

Исправление таково: добавьте переходные отверстия вокруг монтажного отверстия, чтобы соединить колодки с плоскостью GND. Несколько переходов дает некоторую избыточность и уменьшает индуктивность / полное сопротивление всего этого. Поскольку проход не находится под головкой винта, вероятность его раздавливания меньше. Затем монтажное отверстие можно снять, уменьшив вероятность того, что свободные металлические чешуйки что-то закроют.

Этот метод не является надежным, но работает лучше, чем простое монтажное отверстие. Кажется, что у каждого дизайнера печатных плат есть свой метод для этого, но основная мысль лежит в основе этого.

Вы всегда хотите иметь как можно больше твердого заземления. Внутренние слои могут иметь отдельные наземные острова, поэтому должны быть соединены со всеми плоскостями / островами вместе.

Однако есть две самые важные вещи:

1. избежать заземления и
2. Избегайте использования наземной антенны.

Вот почему Вы добавляете как можно больше переходных отверстий, а также «зашиваете» печатную плату.

VIA в монтажных отверстиях предназначены для снижения трудозатрат при сборке платы. Если вы посмотрите внимательно, вы увидите, что монтажные отверстия не покрыты металлом, и между отверстиями и внутренней частью прокладки есть небольшой зазор.

Для пайки компонентов отверстий платы проходят через волнорезный станок. Если монтажные отверстия покрыты металлом, их необходимо замаскировать, например, с помощью каптоновой ленты. Это предотвратит попадание припоя в монтажное отверстие, но увеличит трудозатраты на сборку.

Используя VIA на площадках монтажных отверстий, позвольте монтажным отверстиям быть непокрытыми, и при этом колодки должны быть соединены с заземляющей плоскостью. На нижней стороне монтажные отверстия покрыты паяльной маской. Таким образом, нет необходимости маскировать их перед прохождением через волноводную машину. Когда печатная плата установлена ​​в корпусе, головка винта устанавливает электрический контакт с верхней панелью монтажного отверстия и корпусом.