Co powinienem nałożyć na prawie pustą warstwę PCB?

15

Mam 4-warstwową płytkę drukowaną 3 "x3", gdzie mój stos to:

Signal 1
Ground
5v Power
Signal 2

Moja warstwa Signal 1 ma kilka śladów, które przenoszą na nich 500 MHz, niektóre przetworniki ADC wysokiej rozdzielczości oraz obwody mikrokontrolera / USB. Mam złącza SMA, które przenoszą 500 MHz na płytkę. Obecnie będzie to po prostu „plener” siedząc na stanowisku testowym, ale w dłuższej perspektywie skończy się w przypadku, w którym wszystko będzie zawarte wewnętrznie.

Moja warstwa Signal 2 nie ma prawie nic, a konkretnie ma następujące cechy:

  • MCLR ze złącza programatora o długości 0,1 cala
  • Linia danych i zegara SPI o długości około 0,1 cala
  • Ślad ujemnego napięcia (do zasilania 2 wzmacniaczy operacyjnych) o długości około 2 cali

Wydaje mi się, że posiadanie tak dużej ilości nieużywanej PCB jest trochę marnotrawstwem. Rozważam następujące opcje:

  1. Wypełnij warstwę moją szyną ujemnego napięcia
  2. Wypełnij warstwę ziemią
  3. Pozostaw warstwę pustą

Czy jest jakaś przewaga jednej z opcji nad drugą? Co zwykle robi się w takich sytuacjach?

Niektóre dodatkowe szczegóły

System będzie pobierał wartość szczytową 300 mA z szyny 5 V. Podczas gdy szyna -5 V będzie miała tylko około 2 mA obciążenia.

Kellenjb
źródło
Czy będzie to umieszczane w skrzynce w dowolnym momencie i czy sygnały będą wyprowadzane z skrzynki na kablach i tym podobne?
Kortuk
Nie jestem pewien, czy jest odpowiedni, ale możesz wykorzystać wolne miejsce, aby utworzyć obszar prototypowania, który ułatwi modyfikację / hakowanie urządzenia. Jeśli jest to odpowiednie, mogę udzielić właściwej odpowiedzi
Jim
@Kortuk Zaktualizowano pytanie.
Kellenjb
@Jim prawdopodobnie nie jest zbyt pomocny w tym projekcie. Jedyną korzyścią, jaką widziałem, było zerwanie niektórych moich nieużywanych styków PIC, ale nie chcę tego, jeśli zaszkodzi to mojej integralności sygnału gdzie indziej.
Kellenjb
7
Myślę, że powinieneś zrobić to, co zrobili projektanci Commodore Amiga i nałożyć na to kilka rysunków.
Majenko

Odpowiedzi:

15

To, co zazwyczaj robi się w branży w takich przypadkach, zakładając, że praktyki wypełniania gruntów przedstawione w innych odpowiedziach nie przynoszą znaczących korzyści, jest czymś, co nazywa się złodziejstwem .

Złodziejstwo polega na pokryciu dużych przestrzeni nieużywanych warstw zewnętrznych wzorem kształtów, zwykle diamentów lub kwadratów, oddzielonych od siebie. Te kształty są trzymane z dala od innych elementów, takich jak otwory, krawędzie płyty lub ślady. Jedynym celem kradzieży jest poprawa produktywności poprzez zapewnienie stałej grubości płytki drukowanej w danym obszarze, powiedzmy, pół cala kwadratowego.

Bez kradzieży rolki stosowane do laminowania warstw nie będą wywierać tak dużej siły na obszary pozbawione miedzi, co może prowadzić do rozwarstwienia (wygląda jak jasne plamy wewnątrz płyty).

Mike DeSimone
źródło
1
Czym różni się to od (niezwiązanego) nalewania miedzi?
stevenvh,
5
Różnica polega na tym, że złodziejstwo to wiązka małych kawałków miedzi, które nie są ze sobą połączone. Zapobiega to tworzeniu się prądów wirowych, wytwarzaniu ciepła i energii zasysania oraz zapobiega źródłu pasożytniczej pojemności. (Wszystko, co znajduje się w pobliżu samolotu, jest połączone z nim przy użyciu pojemności błądzącej, tworząc ścieżkę przesłuchu. Nie stanowi to problemu dla wypełnienia gruntu, ponieważ ta ostatnia wygląda po prostu jak pojemność błądząca do ziemi bez znaczącego przesłuchu.)
Mike DeSimone
Średnia gęstość miedzi jest zbliżona do ogólnej gęstości miedzi w obwodzie, więc żywica epoksydowa przed przygotowaniem będzie miała taką samą ilość miedzi i szczeliny, do których może wpłynąć. Stała miedź jest tak samo „zła” jak brak miedzi w warstwie wewnętrznej. Górna warstwa może być ciałem stałym (czasami maska ​​lutownicza tworząca cynowaną kratkę) lub siatką zalewaną, jeśli pożądana jest osłona. Siatka ma bliższe właściwości termiczne do obszarów obwodu, co jest zaletą podczas lutowania i nie odbierze tyle lutu, gdy fala zostanie ocynkowana.
KalleMP,
Dobre punkty, choć można było zapobiec podniesieniu lutu, po prostu pokrywając siatkę lub bryłę maską lutowniczą. (Szczerze mówiąc, jeśli lutujesz falą bez maski lutowniczej, nie powinieneś martwić się o jakość. Dostaniesz to, co dostaniesz.)
Mike DeSimone
7

Zamień ślad mocy ujemnej w wylew (niewielki wpływ, ale masz miejsce).

Czy resztę warstwy zalej ziemią ... ALE ... użyj wielu przeszywających przelotek, aby związać ją z wewnętrzną płaszczyzną uziemienia. Upewnij się, że nie ma osieroconej miedzi. Twoim celem jest „ułożenie” płaszczyzny zasilania prądem stałym ze wszystkich stron za pomocą złączy uziemionych, co zminimalizuje impedancję RF do uziemienia z zasilania 5 V, aby utrzymać ją w czystości.

Jeśli płyta jest większa, możesz również użyć przestrzeni, aby posypać kondensatory odsprzęgające na tej warstwie, wiążąc + 5 V z ziemią. Co około 3/4 cala w siatce. Jeśli płyta jest niewielka, prawdopodobnie wystarcza odsprzężenie układów scalonych.

Wylew na wierzch nie jest złym pomysłem, chociaż zależy to od układu.

Oto przykład tego, co mam na myśli, używając wielu przelotek do połączenia przelewu z płaszczyzną podłoża:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

znak
źródło
10
Upewnij się, że twoje przelotki nie są zbyt blisko siebie. Zwykłą zasadą jest trzymanie ich w odległości co najmniej jednej grubości deski. Jest tak, ponieważ ponieważ prądy przepływające przez te przelotki płyną w tym samym kierunku, wzajemna indukcyjność między sąsiednimi przelotkami zwiększa impedancję zaangażowanych przelotek.
Mike DeSimone
3

Czy duża część twojej płyty ma wysokie częstotliwości (dziesiątki MHz, a nawet 100 MHz)? Jeśli nie, być może możesz pozbyć się wewnętrznych warstw i umieścić komponenty po obu stronach , abyś mógł poprowadzić sieci energetyczne w wolnej przestrzeni, którą dostajesz w ten sposób. Dwustronne rozmieszczenie elementów jest znacznie tańsze niż tablica 4-warstwowa.

edytuj
Ponieważ wydaje ci się, że masz na nim VHF, zapełniłbym go czapkami odsprzęgającymi i wlałem drugą płaszczyznę uziemienia lub płaszczyznę mocy. Jeśli odpowiednio rozdzielone, dla HF wszystkie samoloty energetyczne mają ten sam potencjał , więc tak naprawdę nie ma znaczenia, którą sieć wylejesz tutaj.

Umieszczam również jak najwięcej punktów testowych na spodzie moich płyt, w tym pady do programowania w obwodzie (patrz także moja odpowiedź ).

stevenvh
źródło
1
Czy jest jakiś powód, dla którego mówisz, że nalewanie ziemi zamiast ujemnej mocy nalewania, jak sugeruje BarsMonster? I oczywiście każdy układ scalony ma właściwe oddzielenie.
Kellenjb
VDDGND
2

--2. W takim przypadku powinien być najlepszy - ponieważ odległość między Signal2 a mocą jest niewielka, będzie działać jak kondensator rozproszony i pomoże w stabilności i wydajności EMI.

--3. Brak korzyści.

- 1. Zbyt duży problem dla pojedynczego negatywnego użytkownika V.

Ale osobiście lubię tylko dwustronne tablice, prawdopodobnie możesz użyć kilku zworek 0-omowych i może to być tańsze w produkcji.

BarsMonster
źródło
3
Dlaczego 2 nie zapewnia żadnych korzyści? Czy krótka odległość nie spowodowałaby dobrego sprzężenia linii 5 V, która jest używana znacznie częściej niż linia -5 V? Jaka jest trudność 3, jest to najmniej pracy (jak w żadnej pracy), ponieważ obecnie tak jest?
Kellenjb,
@Kellenjb Hehe, to stackoverflow przenumerował moje punkty, lol :-D Sprawdź teraz poprawną kolejność :-D
BarsMonster
# 2: Pojemność jest minimalna. Prawdziwą korzyścią jest zmniejszona indukcyjność płaszczyzny uziemienia, oprócz efektów ekranowania.
Mike DeSimone