PCB 覆铜:“双刃剑” 特性与设计要点全解析
覆铜在 PCB 设计中扮演着至关重要的角色,它如同一位亦正亦邪的 “剑客”,运用得当能为电路性能带来极大提升,运用不当则可能引发诸多问题。所谓覆铜,是将 PCB 上闲置空间作为基准面,并用固体铜填充,这些铜区也被称为灌铜。其意义显著,能够减小地线阻抗,增强抗干扰能力;降低压降,提高电源效率;与地线相连,减小环路面积。

然而,覆铜是一把不折不扣的 “双刃剑”。为了使 PCB 焊接时尽可能不变形,多数 PCB 生产厂家会要求设计者在 PCB 的空旷区域填充铜皮或网格状地线。但需格外注意,若覆铜处理不当,将会得不偿失。
在高频情况下,印刷电路板上布线的分布电容会产生作用。当布线长度大于噪声频率相应波长的 1/20 时,便会产生天线效应,噪声会通过布线向外发射。若 PCB 中存在不良接地的覆铜,覆铜就会成为传播噪音的 “帮凶”。所以,在高频电路中,不能简单地认为将地线某处接地就是 “地线”,必须以小于 λ/20 的间距在布线上打过孔,与多层板的地平面实现 “良好接地”。而若覆铜处理得当,它不仅能加大电流,还能起到屏蔽干扰的双重功效。

覆铜一般有两种基本方式,即大面积的覆铜和网格铜。那究竟是大面积覆铜好还是网格覆铜好呢?不好一概而论。大面积覆铜,具备了加大电流和屏蔽双重作用,但是大面积覆铜,如果过波峰焊时,板子就可能会翘起来,甚至会起泡。
因此大面积覆铜,一般也会开几个槽,缓解铜箔起泡。单纯的网格覆铜主要是屏蔽作用,加大电流的作用被降低了,从散热的角度说,网格降低了铜的受热面,又起到了一定的电磁屏蔽的作用。但需要指出的是,网格是由交错方向的走线组成的,对于电路来说,走线的宽度对于电路板的工作频率是有其相应的“电长度“的(实际尺寸除以工作频率对应的数字频率可得),当工作频率不是很高的时候,或许网格线的作用不是很明显,一旦电长度和工作频率匹配时,就非常糟糕了,你会发现电路根本就不能正常工作,到处都在发射干扰系统工作的信号。
因此,高频电路对抗干扰要求高的多用网格覆铜,低频电路有大电流的电路等常用完整的铺铜。了解了覆铜的“利弊”后,接下来,我们来了解下PCB覆铜的要点和规范。
了解覆铜的 “利弊” 后,下面为大家详细介绍 PCB 覆铜的要点和规范:
1.覆铜覆盖焊盘时,要完全覆盖,shape 和焊盘不能形成锐角的夹角。

2.尽量用覆铜替代粗线。使用粗线时,过孔通常最好为非通常走线过孔,增大过孔的孔径和焊盘。

修改后:

3.尽量用覆铜替换覆铜 + 走线的模式,后者常常产生一些小尖角和直角。

修改后:

4.shape 不能跨越焊盘,进入器件内部,特别地,表层大范围覆铜(sony 规范)。

5.插头的外壳地,以及和外壳地相连的电感、电阻另一端的 GND,最好覆铜。

6.插头的外壳地覆铜连接方式最好用 8 角的方式,而非 Full Connect 的方式。

7.电容的 GND 端最好直接通过过孔进入内层地,不要通过铜皮连接,后者不利于焊接,且小区域的铜皮没有意义。

8.PCB 即使有大量空白区域,如果信号线的间距足够大,无需表层覆铜铺地。表层局部覆铜会造成电路板的铜箔不均匀平衡,且若覆铜距离走线过近,走线的阻抗又会受铜皮的影响。
在 PCB 设计中进行覆铜操作时,必须充分考虑各种因素,严格遵循相关要点和规范,才能让覆铜这把 “双刃剑” 发挥出最大的正面作用,为电路的稳定运行保驾护航。
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