鋪銅的相關資料

所謂覆銅,就是將PCB上閒置的空間作爲基準面,然後用固體銅填充,這些銅區又稱爲灌銅。


 


敷銅的意義:


1)減小地線阻抗,提高抗干擾能力;


2)降低壓降,提高電源效率;


3)與地線相連,還可以減小環路面積。


4)也出於讓PCB 焊接時儘可能不變形的目的,大部分PCB 生產廠家也會要求PCB 設計者在PCB 的空曠區域填充銅皮或者網格狀的地線。


 


不過敷銅如果處理的不當,那將得不賞失


 


這是一個實測的案例,測量結果是利用EMSCAN 電磁干擾掃描系統 (http://www.emscan.com.cn )獲得的,EMSCAN 能使我們實時看清電磁場的分佈。


在一塊多層PCB 上,工程師把PCB 的周圍敷上了一圈銅,如圖1 所示。在這個敷銅的處理上,工程師僅在銅皮的開始部分放置了幾個過孔,把這個銅皮連接到了地層上,其他地方沒有打過孔。


 



點擊看大圖


 


在高頻情況下,印刷電路板上的佈線的分佈電容會起作用,當長度大於噪聲頻率相應波長的1/20 時,就會產生天線效應,噪聲就會通過佈線向外發射。


     從上面這個實際測量的結果來看,PCB 上存在一個22.894MHz 的干擾源,而敷設的銅皮對這個信號很敏感,作爲“接收天線”接收到了這個信號,同時,該銅皮又作爲“發射天線”向外部發射很強的電磁干擾信號。我們知道,頻率與波長的關係爲f= C/λ。


式中f 爲頻率,單位爲Hz,λ爲波長,單位爲m,C 爲光速,等於3×108 米/秒


對於22.894MHz 的信號,其波長λ爲:3×108/22.894M=13 米。λ/20 爲65cm。


本PCB 的敷銅太長,超過了65cm,從而導致產生天線效應。


 


目前,我們的PCB 中,普遍採用了上升沿小於1ns 的芯片。假設芯片的上升沿爲1ns,其產生的電磁干擾的頻率會高達fknee = 0.5/Tr =500MHz。


對於500MHz 的信號,其波長爲60cm,λ/20=3cm。


也就是說,PCB上3cm 長的佈線,就可能形成“天線”。所以,在高頻電路中,千萬不要認爲,把地線的某個地方接了地,這就是“地線”。一定要以小於λ/20 的間距,在佈線上打過孔,與多層板的地平面“良好接地”。


 


注意問題:


那麼我們在敷銅中,爲了讓敷銅達到我們預期的效果,那麼敷銅方面需要注意那些問題: 


?        如果PCB的地較多,有SGNDAGNDGND,等等,就要根據PCB板面位置的不同,分別以最主要的作爲基準參考來獨立覆銅,數字地和模擬地分開來敷銅自不多言,同時在覆銅之前,首先加粗相應的電源連線:5.0V3.3V等等,這樣一來,就形成了多個不同形狀的多變形結構。 


?        對不同地的單點連接,做法是通過0歐電阻或者磁珠或者電感連接;


?        晶振附近的覆銅,電路中的晶振爲一高頻發射源,做法是在環繞晶振敷銅,然後將晶振的外殼另行接地。


?        孤島(死區)問題,如果覺得很大,那就定義個地過孔添加進去也費不了多大的事。


?        在開始佈線時,應對地線一視同仁,走線的時候就應該把地線走好,不能依*於覆銅後通過添加過孔來消除爲連接的地引腳,這樣的效果很不好。


?        在板子上最好不要有尖的角出現(<=180度),因爲從電磁學的角度來講,這就構成的一個發射天線!對於其他總會有一影響的只不過是大還是小而已,我建議使用圓弧的邊沿線


?        多層板中間層的佈線空曠區域,不要敷銅。因爲你很難做到讓這個敷銅良好接地


?        設備內部的金屬,例如金屬散熱器、金屬加固條等,一定要實現良好接地


?        三端穩壓器的散熱金屬塊,一定要良好接地。 晶振附近的接地隔離帶,一定要良好接地。


 


總之:PCB 上的敷銅,如果接地問題處理好了,肯定是利大於弊,它能減少信號線的迴流面積,減小信號對外的電磁干擾。 


 


大面積的敷銅(實心覆銅)和網格銅哪個好?


                 


                   


45度網格覆銅        90度網格覆銅           實心覆銅


 



點擊看大圖 


在ProtelDXP中,只要 Track Width>=Grid Size實心覆銅;


Track Width<Grid Size網格覆銅


 


實心覆銅優點:具備了加大電流和屏蔽雙重作用


        缺點:如果過波峯焊時,板子就可能會翹起來,甚至會起泡。


    解決辦法:一般也會開幾個槽,緩解銅箔起泡


 


網格覆銅優點:從散熱的角度說,網格有好處(它降低了銅的受熱面)又起到了一定的電磁屏蔽的作用。


        缺點:單純的網格敷銅主要還是屏蔽作用,加大電流的作用被降低了。網格是使由交錯方向的走線組成的,我們知道對於電路來說,走線的寬度對於電路板的工作頻率是有其相應的“電長度“的(實際尺寸除以工作頻率對應的數字頻率可得,具體可見相關書籍),當工作頻率不是很高的時候,或許網格線的作用不是很明顯,一旦電長度和工作頻率匹配時,就非常糟糕了,你會發現電路根本就不能正常工作,到處都在發射干擾系統工作的信號。


 


建議:因此高頻電路對抗干擾要求高的多用網格,低頻電路有大電流的電路等常用完整的鋪銅。 


 


Allegro覆銅


動態覆銅(Static)靜態覆銅(Dynamic)


所謂動態就是能自動避讓元件或者過孔;


所謂靜態就是要手動避讓。


 


鋪銅的主要步驟是建立Shape.


一、用Shape覆銅
    
我們先學習一下如何建立Shape,可以在菜單欄上看到Shape


 


              



Shape菜單詳解


 


動態覆銅


Top層覆銅
    
覆銅區域的繪製可以通過


     Shape——Polygon(繪製多邊形,包括圓弧)


     Shape——Rectangular(繪製矩形)


     Shape——Circular(繪製圓)


     在選擇這三個命令時要對Option欄進行設置。





 


Class:因爲是進行同批區域的設置,所以必須設置爲Etch


Subclass:需要進行覆銅的佈線層(通常爲TOPBOTTOM)


Shape Fill Type:選擇需要覆銅的類型


?        Dynamic copper(動態覆銅)


?        Static Solid(靜態實銅)


?        Static Crasshatch(靜態網格狀覆銅)


?        Unfilled(不填充)適用於繪製board outline,package geometry,room等,不能用於Etch


 


Defer performing dynamic fill:不立即進行覆銅。這樣生成的覆銅區域將只保留邊界而不會進行填充。


Assign net name:銅皮所屬網絡。點擊右邊的按鈕,可以從網絡列表中選取。一般都將銅皮連到電源或地網絡。


Shape grid:柵格設置。一般的說覆銅用的柵格可以比佈線用的柵格粗糙。


Segment Type:設置shape——Polygon命令走線時的拐角。


 


   覆銅區域繪製完後,Allegro立刻按照有關的參數設置進行覆銅。


 


    按照上圖設置(Shape Fill Type選擇Dynamic copper)對TOP層進行動態覆銅。


 


          


覆銅前                           動態覆銅後


 


Shape Fill Type選擇Static Solid,對TOP層進行靜態覆銅(實心銅皮)。


 




         靜態覆銅Static Solid


 


可以看出,動態覆銅(Dynamic copper)對過孔自動避讓,而靜態實銅(Static Solid)對過孔不避讓,這回出現錯誤。


 


兩種都統類型Dynamic copperStatic Solid都是覆實心銅,如果要覆空心銅的話,Shape Fill Type Static Crasshatch(靜態網格狀覆銅),此時可以對網格覆銅的線寬和間距進行設置。


Allegroz中選擇Shape——Global Dynamic Params…,打開如下圖所示對話框。


Shape Fill頁用於設置銅皮的填充方式


 




 


Dynamic Fill:動態填充


?  Smooth  自動填充,避讓並對所有的動態銅皮進行DRC檢查,併產生具有光繪質量的輸     出


?  Rough    可以觀察銅皮的連接情況,而沒有對銅皮的邊沿及導熱連接進行光滑。不進行具有光繪質量的輸出。在需要的情況通過Dyawing Option對話框中的Updata to Smooth 生成最後的銅皮。


 


在Create Artwork是會出現下面錯誤提示


 



點擊看大圖 


?        Disabled   先不進行自動填充和避讓操作,在需要的時候通過Drawing Option對話框中的   Updata to Smooth生成最後銅皮


 


Xhatch style選擇銅皮的填充模式(對於Static Crasshatch)


 


Hatch Set 設置網格的線寬和間距


          Line with填充連線的線寬,必須小於或者等於Border width指定的線寬。


          Spacing 填充連線的中心到中心的間距。


          Angle 交叉填充線之間的夾角。


          Origin X,Y 設置填充線的座標原點。


          Border width  銅皮邊界的線寬,必須大於或者等於Line width.


 


                


 


 Thermal relief connects選項卡


   其中Use fixed thermal width of:設置覆銅與過孔、導線的安全距離。


 


二、使用Z-copy命令爲GND地層建立Shape

    選擇Shape菜單中的Select Shape or Void,然後用鼠標選中剛纔在TOP層的覆銅,再點擊Edit-Z-CopyOption設置如下


 



 


其中Subclass選上要填充的層,這樣,頂層的銅皮就會複製一份形狀一樣的到底層了。


 


 


刪除死銅


   Shape——Delete Island或在執行Command>island_delete


   在設計圖上覆銅區域點擊,點擊到死銅的話就會被刪除,點擊連接到NET的,不會刪除。


 


選中覆銅


   如果要修改覆銅的連接NET或修改覆銅的大小形狀。可選擇Shape——Select Shape or Void


 



 


   Option與Shape——Polygon(繪製多邊形,包括圓弧)時是一樣的


 



 


 



 


可以修改覆銅的大小形狀


 


刪除覆銅


Delete或在菜單欄選擇,Find面板中選擇Shape,在PCB設計區選中要刪除的覆銅,這樣覆銅就會被刪除掉。


 




 


參考資料:


1)     PCB板如何正確的敷銅  pdf


2)     淺談PCB敷銅的“弊與利”[51單片機學習網論壇]


http://www.51c51.com/Bbs/dispbbs.asp?boardID=4&ID=37142&page=2


3)     Allegro 覆銅操作說明-電子開發網


http://www.dzkf.cn/html/PCBjishu/2007/1012/2681.html


4)     PCB敷銅小結-電子開發網


http://www.dzkf.cn/html/PCBjishu/2006/1018/840.html


5)     覆銅經驗之我談,談下各位的看法[轉] - PCB應用設計初學園地 - CEDN論壇 - Powered by Discuz!


http://www.cedn.cn/bbs/viewthread.php?tid=12320

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章