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淺談PCB敷銅的“弊與利”

更新時(shí)間:2017/6/6 8:10:04    閱讀:30928    分享此文章:
敷銅作為PCB設計的一個(gè)重要環(huán)節,不管是國產(chǎn)的青越鋒PCB設計軟件,還國外的一些Protel,PowerPCB都提供了智能敷銅功能,那么怎樣才能敷好銅,我將自己一些想法與大家一起分享,希望能給同行帶來(lái)益處。
    所謂覆銅,就是將PCB上閑置的空間作為基準面,然后用固體銅填充,這些銅區又稱(chēng)為灌銅。敷銅的意義在于,減小地線(xiàn)阻抗,提高抗干擾能力;降低壓降,提高電源效率;與地線(xiàn)相連,還可以減小環(huán)路面積。也出于讓PCB 焊接時(shí)盡可能不變形的目的,大部分PCB 生產(chǎn)廠(chǎng)家也會(huì )要求PCB 設計者在PCB 的空曠區域填充銅皮或者網(wǎng)格狀的地線(xiàn),敷銅如果處理的不當,那將得不賞失,究竟敷銅是“利大于弊”還是“弊大于利”?
    大家都知道在高頻情況下,印刷電路板上的布線(xiàn)的分布電容會(huì )起作用,當長(cháng)度大于噪聲頻率相應波長(cháng)的1/20 時(shí),就會(huì )產(chǎn)生天線(xiàn)效應,噪聲就會(huì )通過(guò)布線(xiàn)向外發(fā)射,如果在PCB 中存在不良接地的敷銅話(huà),敷銅就成了傳播噪音的工具,因此,在高頻電路中,千萬(wàn)不要認為,把地線(xiàn)的某個(gè)地方接了地,這就是“地線(xiàn)”,一定要以小于λ/20 的間距,在布線(xiàn)上打過(guò)孔,與多層板的地平面“良好接地”。如果把敷銅處理恰當了,敷銅不僅具有加大電流,還起了屏蔽干擾的雙重作用。
    敷銅一般有兩種基本的方式,就是大面積的敷銅和網(wǎng)格銅,經(jīng)常也有人問(wèn)到,大面積覆銅好還是網(wǎng)格覆銅好,不好一概而論。為什么呢?大面積敷銅,具備了加大電流和屏蔽雙重作用,但是大面積覆銅,如果過(guò)波峰焊時(shí),板子就可能會(huì )翹起來(lái),甚至會(huì )起泡。因此大面積敷銅,一般也會(huì )開(kāi)幾個(gè)槽,緩解銅箔起泡,單純的網(wǎng)格敷銅主要還是屏蔽作用,加大電流的作用被降低了,從散熱的角度說(shuō),網(wǎng)格有好處(它降低了銅的受熱面)又起到了一定的電磁屏蔽的作用。但是需要指出的是,網(wǎng)格是使由交錯方向的走線(xiàn)組成的,我們知道對于電路來(lái)說(shuō),走線(xiàn)的寬度對于電路板的工作頻率是有其相應的“電長(cháng)度“的(實(shí)際尺寸除以工作頻率對應的數字頻率可得,具體可見(jiàn)相關(guān)書(shū)籍),當工作頻率不是很高的時(shí)候,或許網(wǎng)格線(xiàn)的作用不是很明顯,一旦電長(cháng)度和工作頻率匹配時(shí),就非常糟糕了,你會(huì )發(fā)現電路根本就不能正常工作,到處都在發(fā)射干擾系統工作的信號。所以對于使用網(wǎng)格的同仁,我的建議是根據設計的電路板工作情況選擇,不要死抱著(zhù)一種東西不放。因此高頻電路對抗干擾要求高的多用網(wǎng)格,低頻電路有大電流的電路等常用完整的鋪銅。
    說(shuō)了這么多,那么我們在敷銅中,為了讓敷銅達到我們預期的效果,那么敷銅方面需要注意那些問(wèn)題:
    1.如果PCB的地較多,有SGND、AGND、GND,等等,就要根據PCB板面位置的不同,分別以最主要的“地”作為基準參考來(lái)獨立覆銅,數字地和模擬地分開(kāi)來(lái)敷銅自不多言,同時(shí)在覆銅之前,首先加粗相應的電源連線(xiàn):5.0V、3.3V等等,這樣一來(lái),就形成了多個(gè)不同形狀的多變形結構。
    2.對不同地的單點(diǎn)連接,做法是通過(guò)0歐電阻或者磁珠或者電感連接;
    3.晶振附近的覆銅,電路中的晶振為一高頻發(fā)射源,做法是在環(huán)繞晶振敷銅,然后將晶振的外殼另行接地。
    4.孤島(死區)問(wèn)題,如果覺(jué)得很大,那就定義個(gè)地過(guò)孔添加進(jìn)去也費不了多大的事。
    5.在開(kāi)始布線(xiàn)時(shí),應對地線(xiàn)一視同仁,走線(xiàn)的時(shí)候就應該把地線(xiàn)走好,不能依靠于覆
銅后通過(guò)添加過(guò)孔來(lái)消除為連接的地引腳,這樣的效果很不好。
    6.在板子上最好不要有尖的角出現(《=180度),因為從電磁學(xué)的角度來(lái)講,這就構成的一個(gè)發(fā)射天線(xiàn)!對于其他總會(huì )有一影響的只不過(guò)是大還是小而已,我建議使用圓弧的邊沿線(xiàn)。
    7.多層板中間層的布線(xiàn)空曠區域,不要敷銅。因為你很難做到讓這個(gè)敷銅“良好接地”
    8.設備內部的金屬,例如金屬散熱器、金屬加固條等,一定要實(shí)現“良好接地”。
    9.三端穩壓器的散熱金屬塊,一定要良好接地。 晶振附近的接地隔離帶,一定要良好接地?傊篜CB 上的敷銅,如果接地問(wèn)題處理好了,肯定是“利大于弊”,它能減少信號線(xiàn)的回流面積,減小信號對外的電磁干擾。
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