102. Экранные слои

Экранные слои, как правило, вводятся в состав МПП, где выполняют сразу несколько задач. В простейшем варианте один или несколько слоев выступают в качестве земляного поля, к которому подключаются соответствующие выводы элементов. В других случаях в плате делается два (и более) экранных слоя, выполняющих функцию слоев «земля» и «питание», причем различные слои «питания» могут нести разные напряжения.

Иногда слой питания разделяется на части, то есть имеет вид широких параллельных шин, каждая из которых подключена к отдельному источнику питания.

Другая важная функция экранного слоя - электромагнитная защита различных цепей. При этом экранирующие свойства слоев «земля» и «питание», как правило, равноценны.

И еще одно специфическое использование экранных слоев - построение печатных плат с полосковыми линиями связи. При строгом обеспечении геометрических размеров всех элементов такой платы функциональный проводник, проложенный параллельно экранному слою, обладает некоторым характеристическим (волновым) сопротивлением. Подобные линии связи являются аналогами коаксиальных кабелей и могут работать в устройствах повышенного быстродействия.

В двухслойных печатных платах нет возможности создать полноценные слои «землям и «питание». Но здесь нередко все свободное пространство на одном или обоих слоях заполняется сплошным экраном, заменяющим земляное поле. Отдельные фрагменты экранов служат цепями питания или используются для трассировки функциональных цепей.

Экранные слои МПП выполняются либо со сплошной металлизацией, либо в форме сетки. Сплошная металлизация применяется редко из-за технологических трудностей, связанных с прессованием пакета МПП. В ДПП это может стать причиной недопустимого коробления платы. Поэтому экранные слои обычно делают сетчатыми. Такая сетка выполняется из обычных (но более широких) печатных проводников, проложенных перпендикулярно друг другу. Необходимая прозрачность сетки (порядка 0,5) реализуется редко, чаще она составляет 0,3-0,4 (металла больше, чем просветов).

Если к экранному слою не предъявляются специальные требования, то его удобно получить из печатных проводников, по ширине оптимально проходящих в зазоре между двумя металлизированными отверстиями. Например, при проектировании печатных плат 4-го класса точности можно принять ширину проводников для построения экранного слоя равной 0,8мм, если шаг сетки проектирования составляет 1,25 мм.

В МПП через экранные слои проходят металлизированные отверстия. В этих местах в экране делаются освобождения. Там, где экранный слой должен быть подключен к металлизированному отверстию, формируется, как говорилось выше, специальная контактная площадка с тепловым барьером.

Сплошные контактные площадки в МПП не применяются. Дело в том, что в таких платах металлизированные отверстия нередко подключаются сразу к нескольким экранным слоям и наличие большой массы меди, связанной с металлизированным отверстием, приводит к нежелательному оттоку тепла от отверстия во время пайки. В результате расплавленный припой затвердевает, не проникнув на всю глубину пайки. Чтобы уменьшить потери тепла во время пайки, в экранных слоях используются контактные площадки с тепловым барьером.

Печатные платы с полосковыми линиями конструктивно очень похожи на обычные многослойные платы с внутренними экранными слоями. Но для этих плат характерно строгое чередование функциональных (логических) и экранных слоев, а также точное соблюдение размеров проводников и расстояний между слоями