了解pcb設計鋪銅的意義及優(yōu)缺點(diǎn)

PCB設計鋪銅是電路板設計的一個(gè)非常重要的環(huán)節。 什么是PCB鋪銅，就是將PCB上無(wú)布線(xiàn)區域閑置的空間用固體銅填充。鋪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。

PCB鋪銅的意義

鋪銅的主要好處是降低地線(xiàn)阻抗，（所謂抗干擾也有很大一部分是地線(xiàn)阻抗降低帶來(lái)的）數字電路中存在大量尖峰脈沖電流，因此降低地線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(gè)完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡(luò )的布線(xiàn)。當然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。


缺點(diǎn)

一、如果對元器件管腳進(jìn)行鋪銅全覆蓋，可能導致散熱過(guò)快，從而導致拆焊和返修時(shí)困難。所以有時(shí)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(pán)接觸為“十”字）。



二、在天線(xiàn)部分周?chē)鷧^域鋪銅容易導致信號弱，采集信號受到干擾，鋪銅的阻抗會(huì )影響到放大電路的性能。所以天線(xiàn)部分的周?chē)鷧^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(guò)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(lái)，甚至會(huì )起泡。因此實(shí)體敷銅,一般會(huì )開(kāi)幾個(gè)槽，緩解拉力導致銅箔起泡。


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(shuō)，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)工藝對網(wǎng)格形狀鋪銅有一定的要求，網(wǎng)格過(guò)小影響品質(zhì)良率。



PCB鋪銅的設計

在PCB設計的時(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干擾、串擾。

所以在走線(xiàn)時(shí)要覆銅接地。但是由于外層有大量的元件及走線(xiàn)，所以銅箔會(huì )被這些元件焊盤(pán)及其走線(xiàn)分割成許多小的孤銅及細長(cháng)的銅皮。

1、處理碎銅

那些細細長(cháng)長(cháng)的接地不良的地銅會(huì )具有天線(xiàn)效應，會(huì )引起EMC不良問(wèn)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)銅問(wèn)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(guò)孔處理，此時(shí)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(kāi)時(shí)都需要重新鋪銅，原因是PADS軟件鋪銅是線(xiàn)性銅皮，這也是PADS軟件的特點(diǎn)。線(xiàn)性銅皮數據量大，如果關(guān)閉軟件后重新打開(kāi)保存的鋪銅，打開(kāi)文件會(huì )很慢、很卡。因此PADS軟件關(guān)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(gè)銅皮，只保留銅皮的外框，因此二次打開(kāi)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(dòng)（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(kāi)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(shí)，第二次打開(kāi)設計文件需要重新填充恢復灌銅。如果板廠(chǎng)幫設計工程師輸出Gerber都需要進(jìn)行恢復灌銅操作，否則輸出的Gerber文件缺失銅皮，導致生產(chǎn)制造錯誤，產(chǎn)品不能使用。

DFM檢查設計鋪銅

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

孤立銅在板廠(chǎng)CAM工程師處理生產(chǎn)文件時(shí)，會(huì )提出詢(xún)問(wèn)與設計工程師確認，因為無(wú)網(wǎng)絡(luò )鏈接的孤立銅屬于異常設計。所以設計存在孤立銅會(huì )浪費溝通成本，耽誤生產(chǎn)周期。