PCB上に銅を注ぐグランドプレーンを持たない理由はありますか?


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私はPCBをゼロから設計する最初の刺し傷を受けています。CNCミル製造プロセスを使用することを検討していますが、このプロセスでは銅をできるだけ少なくしたいようです。銅を注ぐスタイルのグランドプレーンは、この制約に対処するための良い方法のようです。

しかし、グランドプレーンを備えたPCBデザインは比較的少数であり、ボードの特定の領域にのみ多くのPCBデザインを持っている場合もあります。何故ですか?PCBの大部分を覆う銅を注いだグランドプレーンを使用しない理由はありますか?

関連する場合、私が設計している回路は6ビットD / Aコンバータープラグです。PCBレイアウトの最初のカット(グランドプレーンを含まない)を以下に示します。

6ビットD / Aコンバータープラグ


CNCでPCBを確実に処理するには、かなり正確な(つまり高価な)CNCミルが必要だという印象を受けていました。
rfusca

1台のマシンでルーティングと穴を開けることにより、コストを削減できます。ただし、プロトタイプ以外には使用しないでください。
ロゾン

@rfusca-2つの異なるPCBミルを使用しました。コストについてはわかりませんが、金属切削ミルに比べて非常に低電力で、非常に狭く高速のビットがあり、Z軸の範囲が非常に限られています。一般的なCNCミルでそれを行うのは難しく、PCBルーターでそれを行うのは簡単です。
ケビンフェルメール

@Kaelin-これは完全なレイアウトですか、それとも複数の側面がありますか?J1のピン3はどこにも行かないようで、2つの神秘的なビアがあります。1つはR1とJ2の間にあり、もう1つはJ1のピン1の下にあります。これらのトレースはどうなっていますか?
ケビンフェルメール

@KevinVermeer-はい、これは単層ボードの完全なレイアウトですが、進行中の作業のスナップショットです。これらの2つの神秘的な「ビア」は、シルクの最上層のピン1マーカーです。(この小さな画面スナップでは、配色を解読するのは少し難しいです。)私はこのボードをCNCを使用して作成しました。グラウンドプレーンをしようとはしませんでしたが、時間を節約するために、ボード上に銅の一部を残しました。厄介なはんだ付けになります(はんだマスクを適用しないため、フラックスがこれらの領域に流れ込み、はんだが続くため)。
ケリンコルクラジャー

回答:


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一般に、グラウンドプレーンはほとんど常に良いことですが、誤って使用すると、実際にボードの品質を損なう可能性があります。

ここにあるような典型的なボードは、トレースを実行せずに、グラウンドポア専用の1つのレイヤーを持っています。ただし、余分な銅をすべて除去する必要がないように、最上層に地盤を注ぎたいようです。多数のトレースを備えたレイヤーにグランドを注ぐことは、実際にはグランドプレーンではありません。むしろ、ボード全体にサイズの異なるグランドトレースと考えることができます。それが実際に設計のシグナルインテグリティを損なうかどうかを言うのは難しいですが、グランドプレーンと同じ利点が得られないことは確かです。

通常、このようにフライス加工されたボードを見ると、銅はボードの未使用領域で接続されないままになります。これにより、誤って1本のラインを未使用の銅線にショートしても、一部のICを破壊する可能性のあるグランドへのハードショートが発生しないことがわかります。また、これはマイナスになる可能性がありますが、誤って大きな未使用の銅片に短絡すると、素敵なアンテナになり、ノイズを拾うことができます。

私の答えは、あなたが知りたいことに対する直接的な答えではないかもしれないことを理解していますが、どの構成があなたにとって最適かを予測することは非常に困難です。しかし、もしそれが私の設計であれば、私は先に進み、余分な銅をボードに残しますが、すべてから切り離したままにします。


これはまさに私が望んでいた実際的なアドバイスの一種です…ありがとう!以前に製粉されたPCBは見たことがなく、余分な銅を単に接続しないでおくことの妥当性が確信できませんでした。
ケリンコルクラジャー

ボードの小さな部分に銅が注がれていることがわかるボードについては、これらは通常、一方から他方への高周波ノイズの通過を本質的に防ぐガードリングです。これらのガードリングは通常、多くのビアを介してグランドプレーンに接続されています。
ケレンイブ

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空芯インダクタは、磁束がグランドプレーンを通過する状態で使用しないでください。それ以外の場合、グランドプレーンは、短絡した寄生トランスのように機能します。

請負業者が作成した貧弱なデザインでこれに対処しなければならず、面白くありませんでした。


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現在PCB設計を学んでいる人として、そのような人々の経験の小さな断片は非常に貴重です!
マークKコーワン

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Kellenjbが言ったように、グラウンドプレーンとグラウンドポアはほとんど常に良いことです。

これまでのところ、PCBにグランドポアまたはグランドプレーンを配置しないようにするために、2つの状況に遭遇しました(どちらもD / Aコンバーターには適用されません)。

  • 特にRF送信機:RFIDによく使用される「PCBアンテナ」の近くにグランドプレーンはありません。a b c
  • CCFLランプ:「グランドプレーンを高電圧フローティングサイドの下または近くに配置しないでください」(IRS2552D); 「高電圧領域では、グランド...プレーンを少なくとも1/4で緩和する必要があります」-Jim Williams、LTS AN65(これは、他の種類の蛍光灯とテスラコイル)

考えられる3番目のケースは、静電容量式タッチセンサー(CapTouch、CapSenseなど)です。センサーの下に接地面を置く人もいれば、センサーの下にある接地面を切り取る人もいます。どちらの方法が全体的に優れているかは明確ではありません。


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高電圧の場合は、接地面をクリアする必要があります。安全のために沿面距離とクリアランスの規則を満たす主電源。

反対側の同様のサイズの領域と一致しない一方の側の連続した平面は、銅によって提供される張力のためにボードの反りにつながります。

接続されていない銅のビットはアンテナとして機能し、回路のノイズを増加させる可能性があります。通常、それらをグランドに接続できない場合は、それらを削除する方が適切です。

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