¿Hay razones para *no* tener un plano de tierra de vertido de cobre en una PCB?

Estoy haciendo un primer intento de diseñar una PCB desde cero. Estoy considerando usar un proceso de fabricación de molino CNC, y parece que con este proceso me gustaría eliminar la menor cantidad de cobre posible. Un plano de tierra de estilo vertido de cobre parecería ser una buena manera de abordar esta restricción.

Pero me he dado cuenta de que relativamente pocos diseños de PCB tienen un plano de tierra, e incluso aquellos que lo tienen a menudo lo tienen solo en áreas específicas de la placa. ¿Porqué es eso? ¿Hay razones para no tener un plano de tierra de vertido de cobre que cubra la mayor parte de una PCB?

En caso de que sea relevante, el circuito que estoy diseñando es un enchufe convertidor D/A de 6 bits. A continuación se muestra un primer corte en el diseño de mi PCB (que no incluye un plano de tierra).

Conector convertidor D/A de 6 bits

Tenía la impresión de que se necesita una fresadora CNC bastante precisa (es decir, costosa) para hacer PCB de manera confiable en un CNC.
Hacer el enrutamiento y los orificios en una sola máquina puede reducir los costos. Sin embargo, nunca lo usé para nada más que prototipos.
@rfusca: he usado dos molinos de PCB diferentes. No tengo idea del costo, pero son de muy baja potencia en comparación con los molinos de corte de metal, tienen brocas extremadamente estrechas y de alta velocidad y tienen un rango muy limitado en el eje Z. Hacerlo con un molino CNC genérico es difícil, hacerlo con un enrutador de PCB es fácil.
@Kaelin: ¿es este su diseño completo o hay varios lados? Parece que el pin 3 de J1 no va a ninguna parte, y hay dos vías misteriosas, una entre R1 y J2 y otra debajo del pin 1 de J1. ¿Qué está pasando con esos rastros?
@KevinVermeer: ​​sí, es el diseño completo del tablero de una sola capa, pero es una instantánea de lo que era un trabajo en progreso. Esas dos "vías" misteriosas son marcadores pin 1 en la capa superior de seda. (El esquema de color es un poco difícil de descifrar en esta pequeña captura de pantalla). Hice esta placa usando CNC. No traté de hacer un plano de tierra, sino que dejé algunas áreas de cobre en el tablero para ahorrar algo de tiempo. Sin embargo, ahora me estoy alejando de esa práctica, ya que hace que la soldadura sea complicada (porque no aplico ninguna máscara de soldadura y, por lo tanto, el flujo tiende a correr hacia esas áreas y la soldadura sigue).

Respuestas (4)

Los planos de tierra en general son casi siempre algo bueno, pero si se usan incorrectamente pueden dañar la calidad de su tablero.

Una placa típica como la que tiene aquí tendría 1 capa dedicada a ser un vertido en el suelo sin rastros que se ejecutan en él. Sin embargo, parece que desea hacer que su capa superior tenga un vertido de tierra para que no tenga que eliminar todo ese cobre adicional. Hacer un vertido en el suelo en una capa con muchas trazas no es realmente un plano de tierra, sino que puede pensar en él como un trazo en el suelo con diferentes tamaños que se extienden por todo el tablero. Es difícil decir si realmente dañará la integridad de la señal del diseño, pero puedo decir con certeza que no proporcionará el mismo beneficio que un plano de tierra.

Por lo general, cuando veo tableros fresados ​​como este, el cobre quedará desconectado en las áreas no utilizadas del tablero. Esto proporciona el beneficio de saber que si accidentalmente corta una línea al cobre no utilizado, no obtendrá un cortocircuito a tierra que pueda matar algunos circuitos integrados. Sin embargo, esto también puede ser negativo, ya que un cortocircuito accidental con una gran pieza de cobre sin usar puede convertirse en una buena antena y captar un ruido del que puede tener dificultades para encontrar la fuente.

Me doy cuenta de que mi respuesta puede no ser una respuesta directa a lo que desea saber, pero es muy difícil predecir qué configuración será la mejor para usted. Pero, si fuera mi diseño, seguiría adelante y dejaría el cobre extra en el tablero, pero lo dejaría desconectado de todo.

Este es exactamente el tipo de consejo práctico que esperaba... ¡Gracias! No he visto ningún PCB que se haya fresado antes, y no estaba seguro de la conveniencia de simplemente dejar el cobre extra desconectado.
En cuanto a las placas que ve que tienen un vertido de cobre en una pequeña sección de la placa, generalmente son anillos de protección que esencialmente evitan que el ruido de alta frecuencia pase de un lado al otro. Estos anillos de protección también suelen estar unidos al plano de tierra a través de muchas vías.

Los inductores con núcleo de aire no deben usarse con su flujo pasando a través de un plano de tierra; de lo contrario, el plano de tierra actúa como un transformador parásito con un giro corto.

Tuve que lidiar con esto en un diseño deficiente hecho por un contratista y no fue divertido.

Como alguien que está aprendiendo diseño de PCB ahora, ¡los pequeños fragmentos de la experiencia de las personas como ese son invaluables!

Como dijo Kellenjb, los planos de tierra y los vertidos de tierra son casi siempre algo bueno.

Hasta ahora, solo he encontrado dos situaciones para evitar colocar un vertido de tierra o un plano de tierra en una PCB (ninguna de las cuales se aplica a los convertidores D/A):

  • Transmisores de RF, en particular: ningún plano de tierra cerca de las "antenas de PCB" que se utilizan a menudo para RFID. a b c
  • Lámparas CCFL: "el plano de tierra no debe colocarse debajo o cerca del lado flotante de alto voltaje" ( IRS2552D ); "tierra... los planos deben aliviarse al menos 1/4" en el área de alto voltaje" -- Jim Williams, LTS AN65 (Imagino que esto es cierto para otros sistemas de alto voltaje y alta frecuencia, como otros tipos de lámparas fluorescentes y bobinas de Tesla)

Un posible tercer caso son los sensores táctiles capacitivos (CapTouch, CapSense, etc). Algunas personas ponen planos de tierra debajo de los sensores, otros recortan el plano de tierra debajo de los sensores. No me queda claro qué forma es mejor en general.

El plano de tierra debe limpiarse para voltajes altos, por ejemplo. red eléctrica para cumplir con las reglas de fuga y espacio libre por seguridad.

El plano continuo en un lado que no coincide con un área de tamaño similar en el otro lado hace que la placa se deforme debido a la tensión proporcionada por el cobre.

Los trozos de cobre desconectados actúan como antenas y pueden aumentar el ruido en su circuito. Por lo general, es mejor eliminarlos si no puede conectarlos a tierra.