¿Es mejor tener un relleno de cobre deficiente en la capa superior o no tener cobre en absoluto?

Question

Para algunas placas de 2 capas pequeñas que estoy haciendo, estoy utilizando la capa superior para piezas y señales y un vertido de tierra en la capa inferior sin trazas o con trazas muy cortas, basado en comentarios y respuestas a mi pregunta anterior aquí

Dado que la capa superior se vuelve demasiado fragmentada con muchas islas, lo que la hace prácticamente inútil y también estoy tratando de minimizar el bucle de corriente entre los IC y los condensadores de desacoplamiento (si dejo la capa superior, se conectará a los condensadores y los pines de tierra por separado y no en un solo punto), así que decidí no usar un vertido de cobre en la capa superior en absoluto por las razones mencionadas.

El problema con este enfoque es el lado de la fabricación, si entiendo correctamente el material FR4 podría deformarse si el cobre en ambos lados del PCB es desigual (aunque no entiendo por qué eso no ocurre con una placa típica de 4 capas con el esquema sig-gnd-vcc-sig), así que estoy de vuelta al punto de partida

He estado volviendo a esto mucho haciendo mucha investigación pero aún no encuentro una respuesta concluyente y no puedo decidir qué hacer.

Este es un ejemplo de placa, la de la derecha sin vertido de cobre superior. Actualización: basado en sus comentarios, revisé la placa para evitar romper la tierra tanto como sea posible, pero aún no puedo decidir sobre la capa superior.

Answer 1

En general, diría que mantenga la capa superior; ciertamente no hace daño, y tiene algunos beneficios secundarios, como menos grabado requerido y menos estrés térmico en la placa durante el reflujo.

Todavía necesitas prestar atención a los bucles de corriente y colocar los vias adecuadamente, no simplemente dispersarlos al azar. Dado que el FT232R es el único chip activo en la placa, concéntrate en sus salidas. Hay dos LEDs que son alimentados por V_USB y algunas salidas asociadas con el puerto serial que son alimentadas por V_CC. ¿Dónde fluyen las corrientes cuando cualquiera de estas salidas cambia de estado? Intenta mantener los caminos lo más cortos y directos posible.

Nota en particular, el camino a tierra para el conector USB en tu ejemplo sin capa; tiene que bajar, cruzar debajo del chip, y luego subir a la derecha antes de llegar a los pines de tierra en la parte superior del chip. La capa superior acorta esto considerablemente. En cualquier caso, sería útil si ajustaras los vias cerca del pin 1 del chip para que la capa inferior sea continua allí.

Un detalle sobre tu diseño: Trata de evitar que tres grabados se unan en un ángulo agudo, como tienes en tu traza de Vcc. Haz que sea una conexión en forma de T en ángulo recto.

Answer 2

En este caso, parece que es mejor no tener cobre que tener un mal vertido de cobre. Con I2C, en realidad no estás a alta frecuencia, pero las compuertas podrían estar cambiando en ~350ps, lo que aún podría causar emf, oscilación, etc.

Como Andy Aka sugiere, (y esta respuesta solo es un complemento a la suya), mantener un mejor plano de tierra en la parte inferior es más importante aquí y es mejor tratar de evitar que se rompa. Observa que TXD está causando una división en el cobre inferior y crea una "bahía" y una desconexión alrededor de la parte inferior izquierda. Si haces un vía al plano de tierra, corre la menor distancia posible.

Si viertes cobre, asegúrate de eliminar cualquier cosa que parezca una península/bahía, una tira larga colgando, etc; o coloca un vía al plano de tierra en la punta y únelos.

Ese vertido de cobre en forma de L alrededor de los pines superiores del IC parece una antena para mí (descargo: NO soy un experto en RF) y ten en cuenta que la radiación emf se ve afectada por el área del rectángulo que el cobre en forma de L crea. En algunas frecuencias (o armónicos) esa cosa podría brillar de manera llamativa.

En cuanto a las propiedades de desacoplamiento de planos de alimentación del cobre, necesitarás al menos 1 pulgada cuadrada de cobre a menos de 10 mil prepeg (brecha de capa gnd-vcc) para que funcione algo. Así que no te preocupes por eso aquí.

Cita: Dicen que hay dos tipos de ingenieros:

"Aquellos que hacen antenas intencionalmente y aquellos que las hacen involuntariamente."

Answer 3

En primer lugar, hay al menos tres pistas que veo que no necesitan dirigirse a una capa diferente, es bastante vital que minimices las interrupciones en el vertido inferior incluso si eso significa agregar dos pulgadas (300 picosegundos) a una pista en la capa superior. Desarrollas un ojo para estas cosas: -

• TXD a pin1 todo puede estar en la parte superior
• X1 pin1(?) a U2(?) todo puede estar en la parte superior
• U1 pin 16 a X1 todo puede estar en la parte superior
• Los pines 22 y 23 necesitan que los vias se desplacen para que se conecte el vertido inferior - sí, sé que es fiddly pero necesita hacerse.
• R2 tiene una pista azul que se desvía a algún lugar que parece superflua.
• DTR a pin 2 puede estar en la parte superior

Ok, he dicho estas cosas y una pista que se rutea exclusivamente en la parte superior puede hacer que otra sugerencia sea difícil de hacer, pero encontrarás una forma mejor que minimice las pistas en la parte inferior. ¡¡Consigue ese 0V mejor!!

Personalmente no me importa un vertido superior y tiendo a tratar los voltajes de alimentación a los chips (para la parte analógica/digital que hago) como pistas en la capa superior. Sin embargo, si veo una oportunidad una vez que la mayor parte del enrutado está hecho, puedo hacer compromisos adicionales en la capa inferior si eso puede darme un vertido decente con Vcc (o otra tierra) en la capa superior.

Haré mi enrutado y luego hacer Vcc y ver qué puedo hacer con un vertido superior (si hay alguno).

sig-gnd-vcc-sig está "balanceado" porque el sandwich es simétrico en relación con la línea central de la placa - esto supone que la cantidad de cobre en las capas internas es más o menos la misma y que no hay mucho en el camino de grandes cosas de cobre en una área de las capas externas, PERO esto es "valores de producción de la vieja escuela" y no debería ser una gran preocupación. Obviamente gnd-sig representa mucho cobre en un lado en comparación con el otro, pero nuevamente es un cuidado de la vieja escuela que es superado por mejores estándares de producción modernos.