覆铜层是PCB设计的重要组成部分。 无论是国内的清月峰PCB设计软件,还是国外的一些Protel、power PCB,都提供了智能覆铜功能。 那么如何用好铜呢? 我将我的一些想法分享给大家,希望能给同行带来收获。
所谓覆铜是指以PCB上的空闲空间为参考平面,然后用实心铜填充。 这些铜区域也称为铜填充。 镀铜的意义在于降低地线阻抗,提高抗干扰能力; 降低压降,提高电源效率; 连接地线也可以减少环路面积。 为了在焊接过程中尽可能地避免PCB变形,大多数PCB制造商还要求PCB设计人员在PCB的开孔区域填充铜皮或网格状地线。 镀铜处理不当,必有赏或失。 镀铜是“利大于弊”还是“弊大于利”?
众所周知,印刷电路板上布线的分布电容会起到高频作用。 当长度大于噪声频率对应波长的1/20时,会产生天线效应,通过布线将噪声发射出去。 如果PCB中存在接地不良的覆铜层,覆铜层就会成为传播噪声的工具。 因此,在高频电路中,不要以为地线在某处接地,这就是“地线”,一定要小于λ/20,在布线上打孔,与地平面“良好接地” 的多层板。 如果镀铜层处理得当,不仅可以增加电流,还可以起到屏蔽干扰的双重作用。
PCB覆铜一般有大面积覆铜和网格覆铜两种基本方法。 经常有人问大面积镀铜好还是网格镀铜好。 概括起来并不容易。 为什么? 大面积镀铜具有增大电流和屏蔽的双重作用。 但是,如果使用大面积覆铜进行波峰焊,则板子可能会翘曲甚至起泡。 因此,对于大面积的覆铜,通常会开几条槽来缓解铜箔的起泡。 简单的网格铜涂层主要用于屏蔽,减少增加电流的影响。 从散热的角度看,栅格是有利的(它减少了铜的受热面),起到一定的电磁屏蔽作用。 但需要指出的是,网格是由交错方向的线组成的。 我们知道对于电路来说,布线的宽度对于电路板的工作频率都有其对应的“电长度”(实际尺寸除以工作频率对应的数字频率,详见相关书籍)当 工作频率不是很高,可能是网格线的作用不是很明显。 一旦电气长度与工作频率匹配,就很糟糕了。 你会发现电路根本不能正常工作,到处都是干扰系统工作的信号。 所以,对于使用grid的同仁,我的建议是根据设计电路板的工作情况来选择,而不是死守着不放。 因此高频电路要求抗干扰性高的多用栅,低频电路有大电流电路等常用的全铜镀层。
话虽如此,但要在覆铜中达到理想的效果,在覆铜中应注意以下问题:
1、如果有很多PCB带地,如SGND、AGND、GND等,根据PCB板的不同位置,以最重要的“地”作为独立覆铜的参考,数字 和模拟铜涂层应分开。 同时,在覆铜之前,将相应的电源线加粗:5.0V、3.3V等,这样就形成了多个不同形状的变形结构。
2、异地单点连接,方法是通过0欧姆电阻或磁珠或电感连接;
3、晶振附近镀铜。 电路中的晶振是高频发射源。 方法是在晶振周围覆铜,然后将晶振外壳单独接地。
4、如果孤岛(死区)问题太大,定义和添加个别过孔并不需要太多。
5、PCB布线开始时,地线要同等对待。 接线时应铺好地线。 它不能通过在铜涂层后添加过孔来消除作为连接的接地引脚。 这个效果很不好。
6、板子最好不要有尖角(“=180度”),因为从电磁学的角度来看,这就构成了发射天线! 对于其他人来说,无论大小,总会有影响。 我建议使用圆弧的边缘。
7、多层PCB板中间层走线的开孔区域不得覆铜。 因为你很难让这个覆铜板“良好接地”
8、设备内部的金属,如金属散热器、金属加强条等,必须“良好接地”。
9、三端稳压器的散热金属块必须良好接地。 晶振附近的接地隔离带必须良好接地。 一句话:PCB覆铜接地问题解决得当,一定是“利大于弊”。 可以减少信号线的回流面积,减少信号的外界电磁干扰。
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