电路板之大面积覆铜好还是网格覆铜好?
覆铜作为电路板(PCB)的一个重要环节,不管是国产的电路板设计软件,还是国外的一些Protel,Power电路板都提供了智能覆铜功能,那么怎样才能敷好铜?
所谓覆铜,就是将电路板上闲置的空间作为基准面,然后用固体铜填充,这些铜区又称为灌铜。覆铜的意义在于,减小地线阻抗,提高抗干扰能力;降低压降,提高电源效率;与地线相连,还可以减小环路面积。
为了让电路板焊接时尽可能不变形,大部分电路板生产厂家也会要求电路板设计者在电路板的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线。覆铜如果处理的不当,那将得不偿失,究竟覆铜是“利大于弊”还是“弊大于利”?
大家都知道在高频情况下,印刷电路板上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。如果在电路板中存在不良接地的覆铜,覆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λ/20的间距。在布线上打过孔,与多层板的地平面“良好接地”。如果把覆铜处理恰当了,覆铜不仅具有加大电流,还有屏蔽干扰的双重作用。
覆铜一般有两种基本的方式,就是大面积的覆铜和网格铜,经常也有人问到,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,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还是屏蔽作用,加大电流的作用被降低了,从散热的角度说,网格有好处(它降低了铜的受热面)又起到了一定的电磁屏蔽的作用。
但是需要指出的是,网格是由交错方向的走线组成的,我们知道对于电路来说,走线的宽度对于PCB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,具体可见相关书籍),当工作频率不是很高的时候,或许网格线的副作用不是很明显,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。所以对于使用网格的同仁,我的建议是根据设计的电路板工作情况选择,不要死抱着一种东西不放。因此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。
说了这么多,那么我们在覆铜中,为了让覆铜达到我们预期的效果,需要注意以下问题:
1.电路板的地较多,有SGND、AGND、GND,等等,就要根据电路板板面位置的不同,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覆铜自不多言,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边形结构。
2.不同地的单点连接,做法是通过0欧电阻、磁珠或者电感连接;
3.振附近的覆铜,电路中的晶振为高频发射源,做法是环绕晶振覆铜,然后将晶振的外壳另行接地。
4.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。
5.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,不能通过添加过孔的办法来增加地引脚,这样的效果很不好。
6.板子上最好不要有尖的角出现(<=180度),因为从电磁学的角度来讲,这就构成了一个发射天线!对于其它地方总会有影响的,只不过是大还是小而已,我建议使用圆弧的边沿线。
7.线路板板层的布线空旷区域,不要覆铜。因为你很难做到让这个覆铜“良好接地”
8.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”。
9.端稳压器的散热金属块,一定要良好接地。晶振附近的接地隔离带,一定要良好接地。总之:电路板上的覆铜,如果接地问题处理好了,肯定是“利大于弊”,它能减少信号线的回流面积,减小信号对外部的电磁干扰。
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