了解pcb設(shè)計(jì)鋪銅的意義及優(yōu)缺點(diǎn)

PCB設(shè)計(jì)鋪銅是電路板設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。 什么是PCB鋪銅，就是將PCB上無布線區(qū)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(huán)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(shù)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(rèn)為對(duì)于全由數(shù)字器件組成的電路應(yīng)該大面積鋪地，而對(duì)于模擬電路，鋪銅所形成的地線環(huán)路反而會(huì)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(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

一、對(duì)于EMC（電磁兼容性）要求，大面積的地或電源需鋪銅，會(huì)起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND（保護(hù)地）起到防護(hù)作用。



二、對(duì)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(duì)于布線較少的PCB板層鋪銅。



三、對(duì)于信號(hào)完整性要求，給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線。當(dāng)然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。


缺點(diǎn)

一、如果對(duì)元器件管腳進(jìn)行鋪銅全覆蓋，可能導(dǎo)致散熱過快，從而導(dǎo)致拆焊和返修時(shí)困難。所以有時(shí)為了避免這種情況，對(duì)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(qū)域鋪銅容易導(dǎo)致信號(hào)弱，采集信號(hào)受到干擾，鋪銅的阻抗會(huì)影響到放大電路的性能。所以天線部分的周圍區(qū)域一般不會(huì)鋪銅。



PCB鋪銅的形狀

實(shí)體形狀鋪銅

實(shí)體敷銅，具備了加大電流和屏蔽的雙重作用。但是實(shí)體覆銅，如果過波峰焊時(shí)，有一定的熱脹冷縮的拉力，板子可能會(huì)翹起來，甚至?xí)鹋荨Ｒ虼藢?shí)體敷銅,一般會(huì)開幾個(gè)槽，緩解拉力導(dǎo)致銅箔起泡。


網(wǎng)格形狀鋪銅

網(wǎng)格敷銅，主要起到屏蔽作用，加大電流的作用會(huì)被降低。從散熱的角度說，網(wǎng)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(chǎn)工藝對(duì)網(wǎng)格形狀鋪銅有一定的要求，網(wǎng)格過小影響品質(zhì)良率。



PCB鋪銅的設(shè)計(jì)

在PCB設(shè)計(jì)的時(shí)，一般PCB的每個(gè)面都要覆銅接地，主要原因是防止PCB彎曲變形和各種信號(hào)干擾、串?dāng)_。

所以在走線時(shí)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(huì)被這些元件焊盤及其走線分割成許多小的孤銅及細(xì)長的銅皮。

1、處理碎銅

那些細(xì)細(xì)長長的接地不良的地銅會(huì)具有天線效應(yīng)，會(huì)引起EMC不良問題。所以要盡量避免在覆銅時(shí)引起碎銅，如引起碎銅可刪除處理。



2、處理孤立銅

孤島(死區(qū))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(gè)地，進(jìn)行添加過孔處理，此時(shí)就不存在孤立銅了。



PADS光繪文件覆銅


PADS設(shè)計(jì)的文件，第二次打開時(shí)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(diǎn)。線性銅皮數(shù)據(jù)量大，如果關(guān)閉軟件后重新打開保存的鋪銅，打開文件會(huì)很慢、很卡。因此PADS軟件關(guān)閉后只保留設(shè)計(jì)文件的銅皮外框。

PADS鋪銅方式：

1、填充（hatch）

填充是恢復(fù)灌銅，因?yàn)镻ADS軟件不保留設(shè)計(jì)好的整個(gè)銅皮，只保留銅皮的外框，因此二次打開設(shè)計(jì)文件需要恢復(fù)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(dòng)（比如設(shè)計(jì)規(guī)則）需重新使用灌銅。

3、平面鏈接

平面連接是指內(nèi)層的銅皮，其原因也是PADS軟件設(shè)計(jì)的銅皮只保留銅皮的外框，第二次打開設(shè)計(jì)文件內(nèi)層的銅皮需選擇平面鏈接恢復(fù)鋪銅。

因此PADS設(shè)計(jì)文件，輸出Gerber文件時(shí)，第二次打開設(shè)計(jì)文件需要重新填充恢復(fù)灌銅。如果板廠幫設(shè)計(jì)工程師輸出Gerber都需要進(jìn)行恢復(fù)灌銅操作，否則輸出的Gerber文件缺失銅皮，導(dǎo)致生產(chǎn)制造錯(cuò)誤，產(chǎn)品不能使用。

DFM檢查設(shè)計(jì)鋪銅

關(guān)于碎銅、孤立銅的可制造性問題，碎銅在生產(chǎn)制造過程中因細(xì)長的特征會(huì)被蝕刻掉，從而導(dǎo)致銅分離，脫落在其他位置導(dǎo)致不同網(wǎng)絡(luò)短路。

孤立銅在板廠CAM工程師處理生產(chǎn)文件時(shí)，會(huì)提出詢問與設(shè)計(jì)工程師確認(rèn)，因?yàn)闊o網(wǎng)絡(luò)鏈接的孤立銅屬于異常設(shè)計(jì)。所以設(shè)計(jì)存在孤立銅會(huì)浪費(fèi)溝通成本，耽誤生產(chǎn)周期。