为什么将过孔以这种方式放置在PCB上?


43

我过去经常检查复杂的商用PCB,尤其是图形卡,以了解专业PCB设计师如何进行布局并从中学习技术。

当我检查下面显示的卡时,我注意到有关通孔放置的两件事:

此处显示了更高分辨率的图像)。

  1. PCB周围的所有缝线都被缝合过孔所包围。所有这些的作用是什么?我认为它们已连接到地面以充当屏蔽,如果的确如此,我在技术上无法理解如何通过这种放置方式来实现屏蔽?

  2. 通过靠近安装孔,我注意到它们在焊盘周围都增加了通孔,为什么呢?

在此处输入图片说明


1
您可以提供PCB的底视图吗?
耶稣·卡斯塔内'17

Answers:


41

接地环

PCB周围(有时还有PCB内的某些区域)被连接到GND的走线环所围绕。该环存在于所有PCB层上,并通过一堆通孔连接在一起。

为了解释它的作用,我需要描述一下当您没有接地环时会发生什么。假设在第2层上有一个接地层。在第1层上,您有一条信号迹线,一直延伸到接地层的边缘,并沿着边缘延伸了几英寸。从技术上讲,该信号走线直接在接地层上,但在边缘。在这种情况下,走线会比其他走线辐射更多的EMI,走线阻抗也不会得到很好的控制。只需将走线移到接地平面的边缘即可解决此问题。您将其“移入”越多越好,但是大多数PCB设计人员会将其至少移入0.050英寸。

当您使用电源飞机时,也会遇到类似的问题。电源平面应从GND平面的边缘移回。

在大多数PCB软件包中,很难执行这些规则以使迹线不能在平面边缘的0.050英寸之内。这不是不可能的,但是大多数PCB设计人员都很懒惰,不想设置这些复杂的规则。另外,这意味着PCB的某些区域根本没有有用的走线。

解决方案是将接地环与通孔绑在一起。这将自动防止其他信号进入PCB的该区域,而且与简单地将迹线移回去相比,还可以提供更好的EMI防护。对于电源平面,这也会迫使电源平面从边缘向后退(因为您只是在此处放置了GND走线)。

安装孔

在大多数情况下,您想将安装孔连接到GND。这是出于EMI和ESD的原因。但是,螺丝对于PCB来说确实不好。假设您有一个连接到接地层的法线镀通孔。螺钉本身会破坏孔内的镀层。螺丝头会损坏PCB表面的焊盘。挤压力会破坏螺钉附近的GND平面。发生这种情况的几率很小,但是许多EE对此都存在足够的问题,无法提出解决方案。

(我应注意,破坏镀层和/或垫通常会导致金属斑点变松并短路一些重要的东西。)

解决方法是:在安装孔周围添加过孔,以将焊盘连接到GND平面。多个通孔为您提供了一些冗余,并降低了整个器件的电感/阻抗。由于通孔不在螺丝头下方,因此不太可能被挤压。然后可以对安装孔进行无电镀处理,从而减少散落的金属薄片将某些东西短路的可能性。

此技术并非万无一失,但比简单的电镀安装孔效果更好。似乎每个PCB设计人员都有不同的方法来执行此操作,但其背后的基本思路基本相同。


5
...接地的缝合形式围绕着板的内层(也夹在接地层之间)形成了法拉第笼
vicatcu 2012年

David和@vicatcu ..在一个设计中,我现在想应用此环,但有关接地的规范表明,所有安装孔均应连接至与主电路完全隔离的“屏蔽GND”地面。我可以制作此环并将其连接到屏蔽GND而不是电路接地吗?我会得到同样的好处吗?
阿卜杜拉2012年

2
@Abdella GND环应与接地层连接到同一GND。如果您的飞机是机箱GND,则将环连接到机箱gnd;如果您的飞机是信号GND,则将环连接到信号gnd。使用不同的GND会使情况变得更糟。对于您的安装孔,您可以通过一个盖/电阻/磁珠将它们连接到本地接地层,然后不填充它以保持孔隔离。这使您可以选择以后在EMI测试失败时添加一个0欧姆电阻或其他电阻。如果根据您的规格不可接受,则需要更改规格。

@ user3624在这里参加聚会有点晚了,但是...据声明,“由于通孔不在螺丝头下面,因此不太可能被压坏。然后可以不对安装孔进行电镀,从而减少了机会松散的金属片使某些东西短路。” 除了阻抗之外,通孔不是在环形环中的主要原因之一,因此有意将其置于螺钉头下方,以便增加结构支撑以抵抗螺钉的力,从而减轻对PCB的损坏。 ?
AJbotic

6

您总是希望有尽可能多的接地平面。内层可以将各个岛隔离开,因此必须将其连接到所有平面/岛上。

但是,有两个最重要的事情:

  1. 避免接地回路
  2. 避免使用接地天线。

这就是为什么您要添加尽可能多的过孔并在周围“缝合” PCB的原因。


6

安装孔中的VIA可以减少电路板组装的人工成本。如果仔细观察,会发现安装孔没有电镀,并且安装孔和焊盘内部之间存在很小的间隙。

为了焊接通孔元件,电路板正在通过波峰焊机。如果安装孔是电镀的,则需要在其底侧用木棉胶带遮盖。这将防止焊料从安装孔中爬出,但会增加组装人工成本。

在安装孔焊盘中使用VIA,使安装孔无电镀层,并使焊盘仍连接到接地层。在底侧,安装孔焊盘被阻焊剂覆盖。这样,在通过波峰焊机之前无需掩盖它们。将PCB安装在外壳中时,螺钉头将与安装孔顶垫和外壳进行电接触。


真的很好发现!最初,我没有意识到安装孔没有电镀,但是确实是。然后,有一些THT组件(看来电解盖是THT)。是的,你是对的。这样做可能是为了减少波峰焊的组装成本。如果我们可以看到PCB的底视图,
那就太好

@YvonHache这可能是正确的,但前提是您假设板上的另一侧没有任何(或很少)SMT组件。在现代PCI / PCIe卡中,两侧都有重要的SMT组件,我敢保证绝大部分都是通过回流焊接组装的。然后,手工贴上几个THT。
AJbotic
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.