PCB铺铜说明与技巧

PCBPCB 铺铜技巧铺铜技巧 所谓铺铜 就是将 PCB 上闲置的空间作为基准面 然后用固体铜填 敷 铜的意义在于 减小地线阻抗 提高抗干扰能力 降低压降 提高电源效率 还有 与地线相连 减小环路面积 如果 PCB 的地较多 有 SGND AGND GND 等等 就要根据 PCB 板面位置的不同 分别以最主要的 地 作为基准参考来独立覆铜 数字地和模拟地分开来敷铜自不多言 同时在覆铜 之前 首先加粗相应的电源连线 5 0V 3 3V 等等 这样一来 就形成了多个 不同形状的多变形结构 覆铜需要处理好几个问题 一是不同地的单点连接 做法是通过 0 欧电 阻或者磁珠或者电感连接 二是晶振附近的覆铜 电路中的晶振为一高频发射 源 做法是在环绕晶振敷铜 然后将晶振的外壳另行接地 三是孤岛 死区 问题 如果觉得很大 那就定义个地过孔添加进去也费不了多大的事 另外 大面积覆铜好还是网格覆铜好 不好一概而论 为什么呢 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 从这点来说 网 格的散热性要好些 通常是高频电路对抗干扰要求高的多用网格 低频电路有 大电流的电路等常用完整的铺铜 开始布线时 应对地线一视同仁 走线的时候就应该把地线走好 不能依 靠于覆铜后通过添加过孔来消除为连接的地引脚 这样的效果很不好 当然如 果选用的是网格覆铜 这些地连线就有些影响美观 如果是细心人就删除吧 1 大面积敷铜 具备了加大电流和屏蔽双重作用 单纯的网格敷铜主要还 是屏蔽作用 加大电流的作用被降低了 加网格的目的未必是为了美观 而是可以 防止和缓解铜箔粘胶焊接的时候产生的气体使铜箔起泡 所以 就是大面积敷铜 也要注意开几个槽 缓解铜箔起泡 2 环形地线 可以有屏蔽作用 也可以形成对辐射信号的接收 类似于环形 天线 所以 充电器既有大电流又有小信号检测 所以 还是采用 树型地线为好 3 这样一般的充电控制 IC 还是自己成为地线回路再与大电流地回路连接 为好 减少大电流回路的铜箔压降对小信号的干扰 这样做 不是绝对的 也可以看到不少违反上面要求的 也可以使用的 但是 我在一般布板的时候 会尽可能注意这些要求的 1 多层板中间层的布线空旷区域 不要敷铜 因为你很难做到让这个敷 铜 良好接地 2 一块 PCB 不管有多少种电源 建议采用电源分割技术 并且只使用一 个电源层 因为电源与地一样 也是 参考平面 电源与地的 良好接地 是通过大量的滤波电容实现的 没有滤波电容的地方 就没有 接地 3 设备内部的金属 例如金属散热器 金属加固条等 一定要实现 良 好接地 4 三端稳压器的散热金属块 一定要良好接地 5 晶振附近的接地隔离带 一定要良好接地 大家都知道在高频情况下 印刷电路板上的布线的分布电容会起作用 当长度大于噪声频率相应波长的 1 20 时 就会产生天线效应 噪声就会通过 布线向外发射 如果在 PCB 中存在不良接地的敷铜话 敷铜就成了传播噪音的 工具 因此 在高频电路中 千万不要认为 把地线的某个地方接了地 这就 是 地线 一定要以小于 20 的间距 在布线上打过孔 与多层板的地平 面 良好接地 如果把敷铜处理恰当了 敷铜不仅具有加大电流 还起了屏 蔽干扰的双重作用 出于让 PCB 焊接时尽可能不变形的目的 大部分 PCB 生产厂家会要求 PCB 设计者在 PCB 的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线 但是我们的工程师 对这个 填充 不敢轻易使用 也许是因为在 PCB 调试中 曾经吃过 苦头 也可能是专家们一直没有给出明确的结论 究竟敷铜是 利大于弊 还是 弊 大于利 本文用实测的角度来说明这个问题 下面的测量结果是利用 EMSCAN 电磁干扰扫描系统获得的 EMSCAN 能使 我们实时看清电磁场的分布 它具有 1280 个近场探头 采用电子切换技术 高速扫描 PCB 产生的电磁场 是世界上唯一采用阵列天线和电子扫描技术的电 磁场近场扫描系统 也是唯一能获得被测物完整电磁场信息的系统 先看一个实测的案例 在一块多层 PCB 上 工程师把 PCB 的周围敷上了 一圈铜 如图 1 所示 在这个敷铜的处理上 工程师仅在铜皮的开始部分放置 了几个过孔 把这个铜皮连接到了地层上 其他地方没有打过孔 图 1 PCB 不良接地的敷铜产生的电磁场 在高频情况下 印刷电路板上的布线的分布电容会起作用 当长度大于噪 声频率相应波长的 1 20 时 就会产生天线效应 噪声就会通过布线向外发射 从上面这个实际测量的结果来看 PCB 上存在一个 22 894MHz 的干扰源 而敷设的铜皮对这个信号很敏感 作为 接收天线 接收到了这个信号 同时 该铜皮又作为 发射天线 向外部发射很强的电磁干扰信号 我们知道 频率与波长的关系为 f C 式中 f 为频率 单位为 Hz 为波长 单位为 m C 为光速 等于 3 108 米 秒对于 22 894MHz 的信号 其波长 为 3 108 22 894M 13 米 20 为 65cm 本 PCB 的敷铜太长 超过了 65cm 从而导致产生天线效应 目前 我们的 PCB 中 普遍采用了上升沿小于 1ns 的芯片 假设芯片的上升沿为 1ns 其产 生的电磁干扰的频率会高达 fknee 0 5 Tr 500MHz 对于 500MHz 的信号 其波长为 60cm 20 3cm 也就是说 PCB 上 3cm 长的布线 就可能形成 天线 所以 在高频电路中 千万不要认为 把地线的某个地方接了地 这就是 地 线 一定要以小于 20 的间距 在布线上打过孔 与多层板的地平面 良 好接地 对于一般的数字电路 按 1cm 至 2cm 的间距 对元件面或者焊接面的 地填充 打过孔 实现与地平面的良好接地 才能保证 地填充 不会产生 弊 的影响 由此 我们进行如下延伸 多层板中间层的布线空旷区域 不要敷铜 因为你很难做到让这个敷铜 良 好接地 一块 PCB 不管有多少种电源 建议采用电源分割技术 并且只使用一个电 源层 因为电源与地一样 也是 参考平面 电源与地的 良好接地 是通 过大量的滤波电容实现的 没有滤波电容的地方 就没