了解pcb設計鋪銅的意義及優缺點

瑞興諾PCB

了解pcb設計鋪銅的意義及優缺點

PCB設計鋪銅是電路板設計的一個非常重要的環節。 什么是PCB鋪銅，就是將PCB上無布線區域閑置的空間用固體銅填充。鋪銅的意義在于減小地線阻抗，提高抗干擾能力;降低壓降，提高電源效率，與地線相連，還可以減小環路面積。

PCB鋪銅的意義

鋪銅的主要好處是降低地線阻抗，（所謂抗干擾也有很大一部分是地線阻抗降低帶來的）數字電路中存在大量尖峰脈沖電流，因此降低地線阻抗顯得更有必要一些。

普遍認為對于全由數字器件組成的電路應該大面積鋪地，而對于模擬電路，鋪銅所形成的地線環路反而會引起電磁耦合干擾得不償失（高頻pcb電路例外）。因此，并不是所有電路都要鋪銅的。

PCB鋪銅的優點與缺點

優點

一、對于EMC（電磁兼容性）要求，大面積的地或電源需鋪銅，會起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND（保護地）起到防護作用。



二、對于PCB工藝制造要求，一般為了保證電鍍的鍍銅均勻效果，或者層壓不變形彎曲，對于布線較少的PCB板層鋪銅。



三、對于信號完整性要求，給高頻數字信號一個完整的回流路徑，并減少直流網絡的布線。當然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。


缺點

一、如果對元器件管腳進行鋪銅全覆蓋，可能導致散熱過快，從而導致拆焊和返修時困難。所以有時為了避免這種情況，對元器件采用十字連接（引腳接觸和焊盤接觸為“十”字）。



二、在天線部分周圍區域鋪銅容易導致信號弱，采集信號受到干擾，鋪銅的阻抗會影響到放大電路的性能。所以天線部分的周圍區域一般不會鋪銅。



PCB鋪銅的形狀

實體形狀鋪銅

實體敷銅，具備了加大電流和屏蔽的雙重作用。但是實體覆銅，如果過波峰焊時，有一定的熱脹冷縮的拉力，板子可能會翹起來，甚至會起泡。因此實體敷銅,一般會開幾個槽，緩解拉力導致銅箔起泡。


網格形狀鋪銅

網格敷銅，主要起到屏蔽作用，加大電流的作用會被降低。從散熱的角度說，網格敷銅既降低了銅的受熱面，又起到了一定的電磁屏蔽作用。但是生產工藝對網格形狀鋪銅有一定的要求，網格過小影響品質良率。



PCB鋪銅的設計

在PCB設計的時，一般PCB的每個面都要覆銅接地，主要原因是防止PCB彎曲變形和各種信號干擾、串擾。

所以在走線時要覆銅接地。但是由于外層有大量的元件及走線，所以銅箔會被這些元件焊盤及其走線分割成許多小的孤銅及細長的銅皮。

1、處理碎銅

那些細細長長的接地不良的地銅會具有天線效應，會引起EMC不良問題。所以要盡量避免在覆銅時引起碎銅，如引起碎銅可刪除處理。



2、處理孤立銅

孤島(死區)銅問題，孤立銅如果比較小等同于碎銅，可刪除處理。如果很大，可定義為某個地，進行添加過孔處理，此時就不存在孤立銅了。



PADS光繪文件覆銅


PADS設計的文件，第二次打開時都需要重新鋪銅，原因是PADS軟件鋪銅是線性銅皮，這也是PADS軟件的特點。線性銅皮數據量大，如果關閉軟件后重新打開保存的鋪銅，打開文件會很慢、很卡。因此PADS軟件關閉后只保留設計文件的銅皮外框。

PADS鋪銅方式：

1、填充（hatch）

填充是恢復灌銅，因為PADS軟件不保留設計好的整個銅皮，只保留銅皮的外框，因此二次打開設計文件需要恢復灌銅。

2、灌注（flood）

灌銅是在PCB Layout完成后第一次使用，或者PCB有改動（比如設計規則）需重新使用灌銅。

3、平面鏈接

平面連接是指內層的銅皮，其原因也是PADS軟件設計的銅皮只保留銅皮的外框，第二次打開設計文件內層的銅皮需選擇平面鏈接恢復鋪銅。

因此PADS設計文件，輸出Gerber文件時，第二次打開設計文件需要重新填充恢復灌銅。如果板廠幫設計工程師輸出Gerber都需要進行恢復灌銅操作，否則輸出的Gerber文件缺失銅皮，導致生產制造錯誤，產品不能使用。

DFM檢查設計鋪銅

關于碎銅、孤立銅的可制造性問題，碎銅在生產制造過程中因細長的特征會被蝕刻掉，從而導致銅分離，脫落在其他位置導致不同網絡短路。

孤立銅在板廠CAM工程師處理生產文件時，會提出詢問與設計工程師確認，因為無網絡鏈接的孤立銅屬于異常設計。所以設計存在孤立銅會浪費溝通成本，耽誤生產周期。