在完成PCB設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容之后，通常還會(huì)進(jìn)行最后一步的關(guān)鍵步驟——鋪銅。鋪銅是將PCB上閑置的空間用銅面覆蓋，各類PCB設(shè)計(jì)軟件均提供了智能鋪銅功能，通常鋪銅完成的區(qū)域會(huì)變成紅色，代表這部分區(qū)域被覆蓋銅。那么，為什么要進(jìn)行鋪銅呢？不鋪銅不行嗎？
實(shí)際上，鋪銅對(duì)于PCB的性能和可靠性有著多方面的積極作用，如減小地線阻抗、提高抗干擾能力、幫助散熱等。本文將詳細(xì)探討鋪銅在PCB設(shè)計(jì)中的作用及其注意事項(xiàng)。
1. 降低地線阻抗
降低地線阻抗
數(shù)字電路中存在大量尖峰脈沖電流，因此降低地線阻抗顯得尤為必要。鋪銅是一種常見(jiàn)的降低地線阻抗的方法。通過(guò)增加地線的導(dǎo)電截面積，可以降低地線的電阻；通過(guò)縮短地線的長(zhǎng)度，可以減小地線的電感，從而降低地線的阻抗；還可以控制地線的電容，使其適當(dāng)增加，從而提高地線的導(dǎo)電性能，進(jìn)一步降低地線的阻抗。
屏蔽防護(hù)和噪聲抑制
大面積的地或電源鋪銅可以起到屏蔽作用，減少電磁干擾，提高電路的抗干擾能力，滿足EMC的要求。對(duì)于高頻電路來(lái)說(shuō)，鋪銅還可以給高頻數(shù)字信號(hào)提供完整的回流路徑，減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線，從而提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
2. 提高散熱能力
鋪銅除了用于降低地線阻抗外，還可以用于散熱。金屬是易導(dǎo)電導(dǎo)熱的材質(zhì)，因此在PCB上進(jìn)行鋪銅，可以增加板子的金屬成分，增大散熱表面積，從而有助于PCB板整體的散熱。
均勻分布熱量
鋪銅可以幫助均勻分布熱量，防止局部高溫區(qū)域的產(chǎn)生。通過(guò)將熱量均勻分布到整個(gè)PCB板上，可以減少局部熱量集中，降低熱源的溫度梯度，提高散熱效率。
具體方法
- 設(shè)計(jì)散熱區(qū)域：根據(jù)PCB板上的熱源分布情況，合理設(shè)計(jì)散熱區(qū)域，并在這些區(qū)域鋪設(shè)足夠的銅箔，以增加散熱表面積和導(dǎo)熱路徑。
- 增加銅箔厚度：在散熱區(qū)域增加銅箔的厚度，可以增加導(dǎo)熱路徑，提高散熱效率。
- 設(shè)計(jì)散熱通孔：在散熱區(qū)域設(shè)計(jì)散熱通孔，通過(guò)通孔將熱量傳導(dǎo)到PCB板的另一側(cè)，增加散熱路徑，提高散熱效率。
- 增加散熱片：在散熱區(qū)域增加散熱片，將熱量傳導(dǎo)到散熱片上，再通過(guò)自然對(duì)流或風(fēng)扇散熱器等方式散發(fā)熱量，提高散熱效率。
3. 減少形變，提高制造質(zhì)量
鋪銅可以幫助保證電鍍的均勻性，減少層壓過(guò)程中板材的變形，尤其是對(duì)于雙面或多層PCB來(lái)說(shuō)，提高PCB的制造質(zhì)量。如果某些區(qū)域銅箔分布多，某些區(qū)域分布又過(guò)少，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)板子分布不均，鋪銅可以有效減少這個(gè)差距。
4. 滿足特殊器件的安裝需求
對(duì)于一些特殊器件，例如需要接地或特殊安裝要求的器件，鋪銅可以提供額外的連接點(diǎn)和固定支撐，增強(qiáng)器件的穩(wěn)定性和可靠性。
適用場(chǎng)景與限制
盡管鋪銅有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在某些情況下，鋪銅可能不適合或不可行。
高頻信號(hào)線路
對(duì)于高頻信號(hào)線路，鋪銅可能會(huì)引入額外的電容和電感，影響信號(hào)的傳輸性能。在高頻電路中，通常需要控制地線的走線方式，減小地線的回流路徑，而不是過(guò)度鋪銅。
高密度線路板
對(duì)于密度較高的線路板，過(guò)度鋪銅可能會(huì)導(dǎo)致線路之間的短路或者接地問(wèn)題，影響電路的正常工作。在設(shè)計(jì)高密度線路板時(shí)，需要謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)鋪銅結(jié)構(gòu)，確保線路之間有足夠的間距和絕緣，避免出現(xiàn)問(wèn)題。
焊接困難
如果對(duì)元器件的管腳進(jìn)行鋪銅全覆蓋，可能會(huì)導(dǎo)致散熱過(guò)快，使得拆焊和返修變得困難。銅的導(dǎo)熱率很高，因此在焊接時(shí)銅面會(huì)迅速導(dǎo)熱，影響焊接溫度的控制。設(shè)計(jì)上可以采用"十字花焊盤"減少熱量散發(fā)，方便焊接。
特殊環(huán)境要求
在一些特殊環(huán)境中，如高溫、高濕、腐蝕性環(huán)境等，銅箔可能會(huì)受到損壞或腐蝕，從而影響PCB板的性能和可靠性。在這種情況下，需要根據(jù)具體的環(huán)境要求選擇合適的材料和處理方式，而不是過(guò)度鋪銅。
特殊層次的板
對(duì)于柔性電路板、剛?cè)峤Y(jié)合板等特殊層次的板，需要根據(jù)具體的要求和設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行鋪銅設(shè)計(jì)，避免過(guò)度鋪銅導(dǎo)致的柔性層或剛?cè)峤Y(jié)合層的問(wèn)題。
結(jié)論
鋪銅在PCB設(shè)計(jì)中扮演著重要角色，具有降低地線阻抗、提高散熱能力、減少形變、滿足特殊器件安裝需求等多重優(yōu)點(diǎn)。在具體應(yīng)用中，需要根據(jù)電路要求、環(huán)境要求和特殊應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)行適當(dāng)?shù)匿併~設(shè)計(jì)，以確保PCB的性能和可靠性。在高頻信號(hào)線路、高密度線路板、特殊環(huán)境等特定情況下，應(yīng)謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)鋪銅結(jié)構(gòu)，避免潛在的問(wèn)題。通過(guò)合理鋪銅設(shè)計(jì)，可以顯著提升PCB的整體性能和制造質(zhì)量。
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