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PCB设计覆铜需要注意什么

更新时间:2021-09-07    浏览次数:994

覆铜是PCB设计中的一个重要环节,那么如何才能把铜应用好呢?

所谓覆铜,就是利用PCB上的闲置空间作为基准面,然后用固体铜填充。这些铜区域也被称为灌铜。覆铜的意义在于降低地线阻抗,提高抗干扰能力。降低压降,提高功率效率;与地线连接也可以减少环路面积。

为了尽可能避免PCB在焊接过程中变形,大多数PCB制造商还要求PCB设计人员用铜皮或网格地线填充PCB的开口区域。如果覆铜处理不当,得不偿失。铜包线是“利大于弊”还是“弊大于利”?

大家都知道印刷电路板上布线的分布电容在高频情况下会起作用。当长度大于噪声频率对应波长的1/20时,会产生天线效应,噪声通过布线向外发射。如果PCB中有接地不良的覆铜,覆铜就成了传播噪声的工具。所以在高频电路中,千万不要认为地线的某个地方接地了,这叫“地线”,距离一定要小于λ/20。布线是穿孔的,并与多层板的接地层“良好接地”。如果把覆铜处理得当,覆铜不仅可以增加电流,还可以屏蔽干扰。

覆铜一般有两种基本方式,即大面积的覆铜和网格铜。经常有人问大面积覆铜好还是网格覆铜好,不容易一概而论。为什么呢?大面积覆铜具有增加电流和屏蔽的双重功能,但如果大面积覆铜,板材在进行波峰焊时可能会翘曲以及起泡。因此,当铜被大面积覆盖时,通常会开几个槽来缓解铜箔起泡。单纯的网格覆铜主要是起屏蔽作用,但增加电流的效果降低。从散热的角度来看,网格是有益的(它减少了铜的受热面),起到一定的电磁屏蔽作用。但是需要指出的是,网格是由方向交错的轨迹组成的。我们知道对于电路板的工作频率,走线的宽度有其对应的“电长度”(实际尺寸可以通过除以工作频率对应的数字频率得到,相关书籍中均有)。当工作频率不是很高的时候,或许是网格线的副作用不是很明显。电气长度一旦和工作频率匹配,就会很糟糕,你会发现电路根本不行。所以,对于使用网格的同事,我的建议是根据设计好的电路板的工作条件来选择,不要执着于什么。所以高频电路对多用格抗干扰要求高,低频电路、有大电流电路,常用于全铜敷设。

话虽如此,我们需要注意以下问题,以达到我们预期的效果在铜覆层:

1、如果有许多PCB地,如SGND、AGND、GND等等。需要根据PCB板的不同位置,独立覆盖以重要的“地”为基准的铜。不用说,数字地和模拟地分别用铜覆盖。同时,在覆铜之前,对应的电源连接:5.0V、 3.3V等。从而形成多个不同形状的多边形结构。


2、对于不同地方的单点连接,方法是通过0欧电阻连接、磁珠连接或者电感连接;


3、晶体振荡器附近被铜覆盖。电路中的晶体振荡器是高频发射源。方法是用铜包围晶体振荡器,然后将晶体振荡器的外壳另行接地。


4、孤岛(死区)问题,如果感觉很棒的话,定义一个地面过孔加进去也不会花很多的事。


5、开始接线时,接地线应同等对待。布线时,接地线应妥善保管。不能通过增加过孔来增加接地引脚,这是很不好的。


6、板上不要有尖角(<=180度),因为从电磁学的角度来看,这构成了发射天线!对其他地方总会有影响,但不管是大是小,我建议用圆弧边。


7、多层板中间层的布线是开放的,不应覆盖铜。因为你很难让这个铜包线“接地良好”。


8、设备内部的金属,如金属散热器、金属加固条等,要实现“良好接地”。


9、三端稳压器的散热金属块必须接地良好。晶体振荡器附近的接地隔离带必须良好接地。总之,如果覆铜板的接地问题解决得当,肯定是利大于弊。它可以减少信号线的回流面积,减少信号对外界的电磁干扰。

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