為什么那么多PCB設計師,選擇鋪銅?非鋪不可?
2024/6/5 10:12:12??????點擊:
PCB在所有設計內容都設計完成之后,通常還會進行最后一步的關鍵步驟——鋪銅。
鋪銅就是將PCB上閑置的空間用銅面覆蓋,各類PCB設計軟件均提供了智能鋪銅功能,通常鋪銅完的區(qū)域會變成紅色,代表這部分區(qū)域有覆蓋銅。

那么,為什么最后要鋪銅呢?不鋪不行嗎?
鋪銅可以通過增加地線的導電截面積,從而降低地線的電阻;或者縮短地線的長度,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,使地線的電容值適當增加,從而提高地線的導電性能,降低地線的阻抗。
大面積的地或電源鋪銅還可以起到屏蔽作用,有助于減少電磁干擾,提高電路的抗干擾能力,滿足EMC的要求。
眾所周知,金屬是易導電導熱材質,所以PCB如果進行了鋪銅,板子內的間隙等其他空白區(qū)域就有更多的金屬成分,散熱表面積增大,所以易于PCB板整體的散熱。
鋪銅還可以幫助均勻分布熱量,防止局部高溫區(qū)域的產(chǎn)生。通過將熱量均勻分布到整個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。
增加銅箔厚度:在散熱區(qū)域增加銅箔的厚度,可以增加導熱路徑,提高散熱效率。
設計散熱通孔:在散熱區(qū)域設計散熱通孔,通過通孔將熱量傳導到PCB板的另一側,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,將熱量傳導到散熱片上,再通過自然對流或風扇散熱器等方式散發(fā)熱量,提高散熱效率。
如果某些區(qū)域銅箔分布多,某些區(qū)域分布又過少,就會導致整個板子分布不均,鋪銅可以有效減少這個差距。

因此,基于以上多個優(yōu)點,大部分情況下,電子設計師都會給PCB板上鋪銅。
但是,鋪銅并不是PCB設計中必須要進行的部分。
在某些情況下,鋪銅可能不適合或不可行。以下是一些情況下不宜鋪銅的情況:
①、高頻信號線路:
對于高頻信號線路,鋪銅可能會引入額外的電容和電感,影響信號的傳輸性能。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,而不是過度鋪銅。
比如,鋪銅會導致天線部分信號受影響。在天線部分周圍區(qū)域鋪銅容易導致弱信號采集的信號收到比較大的干擾,天線信號對于放大電路參數(shù)設置非常嚴格,鋪銅的阻抗會影響到放大電路的性能。所以天線部分的周圍區(qū)域一般不會鋪銅。
②、高密度線路板:
對于密度較高的線路板,過度鋪銅可能會導致線路之間的短路或者接地問題,影響電路的正常工作。在設計高密度線路板時,需要謹慎設計鋪銅結構,確保線路之間有足夠的間距和絕緣,避免出現(xiàn)問題。
③、散熱過快,焊接困難:
如果對元器件的管腳進行鋪銅全覆蓋,可能會導致散熱過快,從而使得拆焊和返修變得困難。我們知道銅的導熱率很高,因此不管是手工焊接還是回流焊,在焊接時銅面都會迅速導熱,而致使烙鐵等溫度流失,對焊接產(chǎn)生影響,因此設計上盡量采用"十字花焊盤"減少熱量散發(fā),方便焊接。
④、特殊環(huán)境要求:
在一些特殊的環(huán)境中,如高溫、高濕、腐蝕性環(huán)境等,銅箔可能會受到損壞或腐蝕,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,而不是過度鋪銅。
⑤、特殊層次的板:
對于柔性電路板、剛柔結合板等特殊層次的板,需要根據(jù)具體的要求和設計規(guī)范進行鋪銅設計,避免過度鋪銅導致的柔性層或剛柔結合層的問題。
綜上所述,在PCB設計中,需要根據(jù)具體的電路要求、環(huán)境要求和特殊應用場景,進行適當?shù)匿併~與不鋪銅的選擇。
鋪銅就是將PCB上閑置的空間用銅面覆蓋,各類PCB設計軟件均提供了智能鋪銅功能,通常鋪銅完的區(qū)域會變成紅色,代表這部分區(qū)域有覆蓋銅。

那么,為什么最后要鋪銅呢?不鋪不行嗎?
對于PCB來說,鋪銅的作用蠻多的,比如減小地線阻抗,提高抗干擾能力;與地線相連,減小環(huán)路面積;還有幫助散熱,等等。
1、鋪銅能降低地線阻抗,以及提供屏蔽防護和噪聲抑制。
鋪銅可以通過增加地線的導電截面積,從而降低地線的電阻;或者縮短地線的長度,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,使地線的電容值適當增加,從而提高地線的導電性能,降低地線的阻抗。
大面積的地或電源鋪銅還可以起到屏蔽作用,有助于減少電磁干擾,提高電路的抗干擾能力,滿足EMC的要求。
另外,對于高頻電路來說,鋪銅給高頻數(shù)字信號提供完整的回流路徑,減少直流網(wǎng)絡的布線,從而提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
2、鋪銅能提高PCB的散熱能力
眾所周知,金屬是易導電導熱材質,所以PCB如果進行了鋪銅,板子內的間隙等其他空白區(qū)域就有更多的金屬成分,散熱表面積增大,所以易于PCB板整體的散熱。
鋪銅還可以幫助均勻分布熱量,防止局部高溫區(qū)域的產(chǎn)生。通過將熱量均勻分布到整個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。
因此,在PCB設計中,可以通過以下方式利用鋪銅進行散熱:
增加銅箔厚度:在散熱區(qū)域增加銅箔的厚度,可以增加導熱路徑,提高散熱效率。
設計散熱通孔:在散熱區(qū)域設計散熱通孔,通過通孔將熱量傳導到PCB板的另一側,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,將熱量傳導到散熱片上,再通過自然對流或風扇散熱器等方式散發(fā)熱量,提高散熱效率。
3、鋪銅可以減少形變,提高PCB制造質量
如果某些區(qū)域銅箔分布多,某些區(qū)域分布又過少,就會導致整個板子分布不均,鋪銅可以有效減少這個差距。

4、滿足特殊器件的安裝需求。
因此,基于以上多個優(yōu)點,大部分情況下,電子設計師都會給PCB板上鋪銅。
但是,鋪銅并不是PCB設計中必須要進行的部分。
在某些情況下,鋪銅可能不適合或不可行。以下是一些情況下不宜鋪銅的情況:
①、高頻信號線路:
對于高頻信號線路,鋪銅可能會引入額外的電容和電感,影響信號的傳輸性能。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,而不是過度鋪銅。
比如,鋪銅會導致天線部分信號受影響。在天線部分周圍區(qū)域鋪銅容易導致弱信號采集的信號收到比較大的干擾,天線信號對于放大電路參數(shù)設置非常嚴格,鋪銅的阻抗會影響到放大電路的性能。所以天線部分的周圍區(qū)域一般不會鋪銅。
②、高密度線路板:
對于密度較高的線路板,過度鋪銅可能會導致線路之間的短路或者接地問題,影響電路的正常工作。在設計高密度線路板時,需要謹慎設計鋪銅結構,確保線路之間有足夠的間距和絕緣,避免出現(xiàn)問題。
③、散熱過快,焊接困難:
如果對元器件的管腳進行鋪銅全覆蓋,可能會導致散熱過快,從而使得拆焊和返修變得困難。我們知道銅的導熱率很高,因此不管是手工焊接還是回流焊,在焊接時銅面都會迅速導熱,而致使烙鐵等溫度流失,對焊接產(chǎn)生影響,因此設計上盡量采用"十字花焊盤"減少熱量散發(fā),方便焊接。
④、特殊環(huán)境要求:
在一些特殊的環(huán)境中,如高溫、高濕、腐蝕性環(huán)境等,銅箔可能會受到損壞或腐蝕,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,而不是過度鋪銅。
⑤、特殊層次的板:
對于柔性電路板、剛柔結合板等特殊層次的板,需要根據(jù)具體的要求和設計規(guī)范進行鋪銅設計,避免過度鋪銅導致的柔性層或剛柔結合層的問題。
綜上所述,在PCB設計中,需要根據(jù)具體的電路要求、環(huán)境要求和特殊應用場景,進行適當?shù)匿併~與不鋪銅的選擇。
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