Gibt es Gründe, * keine * Kupfer-Guss-Massefläche auf einer Leiterplatte zu haben?

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Ich mache einen ersten Versuch, eine Leiterplatte von Grund auf neu zu entwerfen. Ich überlege, ein CNC-Fräsverfahren zu verwenden, und es scheint, dass ich mit diesem Verfahren so wenig Kupfer wie möglich entfernen möchte. Eine Grundplatte im Kupferguss-Stil scheint ein guter Weg zu sein, um dieser Einschränkung zu begegnen.

Mir ist jedoch aufgefallen, dass relativ wenige Leiterplattenentwürfe eine Masseebene haben, und selbst diejenigen, die diese häufig nur in bestimmten Bereichen der Platine haben. Warum das? Gibt es Gründe, keine Kupfer-Guss-Grundplatte zu haben, die den größten Teil einer Leiterplatte abdeckt?

Wenn es relevant ist, ist die Schaltung, die ich entwerfe, ein 6-Bit-D / A-Wandlerstecker. Ein erster Schnitt in meinem PCB-Layout (das keine Masseebene enthält) ist unten dargestellt.

6-Bit-D / A-Wandlerstecker

Kaelin Colclasure
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Ich hatte den Eindruck, dass es eines ziemlich präzisen (dh teuren) CNC-Fräsers bedarf, um PCBs zuverlässig auf einer CNC zu bearbeiten.
Rfusca
Das Fräsen und Bohren in einer Maschine kann die Kosten senken. Niemals für etwas anderes als Prototypen verwendet.
Rozon
@ rfusca - Ich habe zwei verschiedene Leiterplattenfabriken verwendet. Keine Ahnung von den Kosten, aber sie sind im Vergleich zu Zerspanungsmühlen sehr stromsparend, haben extrem schmale Hochgeschwindigkeitsbits und einen sehr begrenzten Bereich in der Z-Achse. Es ist schwierig, es mit einer herkömmlichen CNC-Fräse zu tun, und mit einem PCB-Router ist es einfach.
Kevin Vermeer
@Kaelin - Ist das Ihr komplettes Layout oder gibt es mehrere Seiten? Es sieht so aus, als würde Pin 3 von J1 nirgendwo hingehen, und es gibt zwei mysteriöse Durchkontaktierungen, eine zwischen R1 und J2 und eine unter Pin 1 von J1. Was ist mit diesen Spuren los?
Kevin Vermeer
@ KevinVermeer - Ja, es ist das vollständige Layout der einlagigen Leiterplatte, aber es ist eine Momentaufnahme dessen, was gerade in Arbeit war. Diese beiden mysteriösen "Vias" sind Pin-1-Marker auf der oberen Seidenschicht. (Das Farbschema ist in diesem kleinen Bildschirmausschnitt etwas schwer zu entziffern.) Ich habe dieses Board mit CNC gemacht. Ich habe nicht versucht, eine Grundplatte zu erstellen, sondern nur einige Kupferflächen auf der Platine belassen, um Zeit zu sparen. Jetzt lehne ich mich jedoch von dieser Praxis zurück, da dies zu unordentlichem Löten führt (weil ich keine Lötmaske aufbringe und daher Flussmittel dazu neigt, auf diese Bereiche zu fließen, und Lötmittel folgt).
Kaelin Colclasure

Antworten:

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Grundebenen sind im Allgemeinen fast immer eine gute Sache, aber wenn sie falsch verwendet werden, kann dies die Qualität Ihres Boards beeinträchtigen.

Ein typisches Brett wie das, das Sie hier haben, würde 1 Schicht aufweisen, die nur als Gießmasse ohne darauf verlaufende Spuren vorgesehen ist. Es hört sich jedoch so an, als ob Sie möchten, dass Ihre oberste Schicht eine Grundierung erhält, damit Sie nicht das gesamte zusätzliche Kupfer entfernen müssen. Wenn Sie einen Untergrund auf eine Schicht mit vielen Spuren gießen, handelt es sich eigentlich gar nicht um eine Grundebene, sondern Sie können sich dies als eine Untergrundspur mit verschiedenen Größen vorstellen, die rund um Ihr Board verlaufen. Es ist schwer zu sagen, ob es tatsächlich die Signalintegrität des Designs beeinträchtigt, aber ich kann mit Sicherheit sagen, dass es nicht den gleichen Vorteil bietet, den eine Bodenebene bietet.

Wenn ich solche gefrästen Platinen sehe, bleibt das Kupfer in der Regel in den nicht verwendeten Platinenbereichen unverbunden. Dies bietet den Vorteil, dass Sie, wenn Sie versehentlich eine Leitung zum nicht verwendeten Kupfer kurzschließen, keinen harten Masseschluss erhalten, der einige ICs töten kann. Dies kann jedoch auch negativ sein, da ein versehentlicher Kurzschluss zu einem großen, unbenutzten Stück Kupfer zu einer schönen Antenne werden und Geräusche auffangen kann, denen Sie möglicherweise nur schwer auf der Spur sind.

Ich weiß, dass meine Antwort möglicherweise keine direkte Antwort auf das ist, was Sie wissen möchten, aber es ist sehr schwierig vorherzusagen, welche Konfiguration für Sie am besten ist. Aber wenn es mein Entwurf wäre, würde ich einfach das zusätzliche Kupfer auf der Platine belassen, aber es von allem getrennt lassen.

Kellenjb
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Dies ist genau die Art praktischer Ratschläge, auf die ich gehofft habe ... Danke! Ich habe noch keine Leiterplatten gesehen, die zuvor gefräst wurden, und war mir nicht sicher, ob es ratsam ist, das zusätzliche Kupfer einfach nicht anzuschließen.
Kaelin Colclasure
Bei den Platinen, die in einem kleinen Teil der Platine Kupfer enthalten, handelt es sich normalerweise um Schutzringe, die im Wesentlichen verhindern, dass hochfrequente Geräusche von einer Seite zur anderen gelangen. Diese Schutzringe sind normalerweise auch über viele Durchkontaktierungen mit der Grundplatte verbunden.
Kellenjb
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Luftspulen sollten nicht verwendet werden, wenn ihr Fluss durch eine Masseebene fließt. Ansonsten wirkt die Massefläche wie ein parasitärer Transformator mit einer kurzgeschlossenen Windung.

Ich musste mich mit einem schlechten Design von einem Bauunternehmer auseinandersetzen und es hat keinen Spaß gemacht.

Jason S
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Als jemand, der gerade PCB-Design lernt, sind kleine Teile der Erfahrung dieser Leute von unschätzbarem Wert!
Mark K Cowan
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Wie Kellenjb sagte, sind Bodenebenen und Bodenausgüsse fast immer eine gute Sache.

Bisher habe ich nur zwei Situationen erlebt , um zu vermeiden, dass eine Leiterplatte mit einer Erdung oder einer Erdungsebene versehen wird (keine davon gilt für D / A-Wandler):

  • Insbesondere HF-Sender: Keine Massefläche in der Nähe der häufig für RFID verwendeten "PCB-Antennen". a b c
  • CCFL-Lampen: "Die Massefläche darf nicht unter oder in der Nähe der schwimmenden Hochspannungsseite platziert werden" ( IRS2552D ). "Ground ... Flugzeuge sollten im Hochspannungsbereich um mindestens 1/4" entlastet werden "- Jim Williams, LTS AN65 (Ich stelle mir vor, dass dies für andere Hochfrequenz - Hochspannungssysteme wie z Leuchtstofflampen und Tesla-Spulen)

Ein möglicher dritter Fall sind kapazitive Berührungssensoren (CapTouch, CapSense usw.). Einige Leute legen Erdungsflächen unter die Sensoren, andere schneiden die Erdungsfläche unter den Sensoren aus. Mir ist nicht klar, welcher Weg insgesamt besser ist.

Davidcary
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Die Erdungsebene muss für hohe Spannungen, z. Netzkabel, um die Kriech- und Luftfreiheitsregeln für die Sicherheit zu erfüllen.

Eine durchgehende Ebene auf der einen Seite, die nicht mit einer Fläche vergleichbarer Größe auf der anderen Seite übereinstimmt, führt aufgrund der Spannung durch das Kupfer zu einer Verwerfung der Platine.

Nicht angeschlossene Kupferstücke fungieren als Antennen und können das Rauschen in Ihrem Stromkreis erhöhen. In der Regel ist es besser, sie zu beseitigen, wenn Sie sie nicht an Masse anschließen können.

Martin
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