
PCB覆铜就是将 PCB板空余的地方用实体铜填充,这些覆铜区又称为灌铜。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 PCB 焊接时尽可能不变形,大部分 PCB 工厂也会建议 PCB Layout工程师在 PCB 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,PCB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 PCB 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。
PCB覆铜一般有两种基本的方式:大面积的覆铜和网格铜
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。
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,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。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、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、对不同地的单点连接,做法是通过 0 欧电阻、磁珠或者电感连接;
3、晶振附近的覆铜,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、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。
5、在开始布线时,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、在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、多层板中间层的布线空旷区域,不要覆铜。因为你很难做到让这个覆铜“良好接地”
8、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”。
9、三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:PCB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。