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華秋干貨鋪 | PCB鋪銅的DFM(可制造性)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

華秋電子 ? 來(lái)源:未知 ? 2022-11-24 18:15 ? 次閱讀

PCB設(shè)計(jì)鋪銅是電路板設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。 什么是PCB鋪銅,就是將PCB上無(wú)布線(xiàn)區(qū)域閑置的空間用固體銅填充。鋪銅的意義在于減小地線(xiàn)阻抗,提高抗干擾能力;降低壓降,提高電源效率,與地線(xiàn)相連,還可以減小環(huán)路面積。

PCB鋪銅的意義
鋪銅的主要好處是降低地線(xiàn)阻抗,(所謂抗干擾也有很大一部分是地線(xiàn)阻抗降低帶來(lái)的)數(shù)字電路中存在大量尖峰脈沖電流,因此降低地線(xiàn)阻抗顯得更有必要一些。
普遍認(rèn)為對(duì)于全由數(shù)字器件組成的電路應(yīng)該大面積鋪地,而對(duì)于模擬電路,鋪銅所形成的地線(xiàn)環(huán)路反而會(huì)引起電磁耦合干擾得不償失(高頻電路例外)。因此,并不是所有電路都要鋪銅的。

PCB鋪銅的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)






01

優(yōu)點(diǎn)


一、對(duì)于EMC電磁兼容性)要求,大面積的地或電源需鋪銅,會(huì)起到屏蔽作用,有些特殊地,如PGND(保護(hù)地)起到防護(hù)作用。


二、對(duì)于PCB工藝制造要求,一般為了保證電鍍的鍍銅均勻效果,或者層壓不變形彎曲,對(duì)于布線(xiàn)較少的PCB板層鋪銅。


三、對(duì)于信號(hào)完整性要求,給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑,并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線(xiàn)。當(dāng)然還有散熱,特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。


02

缺點(diǎn)


一、如果對(duì)元器件管腳進(jìn)行鋪銅全覆蓋,可能導(dǎo)致散熱過(guò)快,從而導(dǎo)致拆焊和返修時(shí)困難。所以有時(shí)為了避免這種情況,對(duì)元器件采用十字連接(引腳接觸和焊盤(pán)接觸為“十”字)。


二、在天線(xiàn)部分周?chē)鷧^(qū)域鋪銅容易導(dǎo)致信號(hào)弱,采集信號(hào)受到干擾,鋪銅的阻抗會(huì)影響到放大電路的性能。所以天線(xiàn)部分的周?chē)鷧^(qū)域一般不會(huì)鋪銅。






·PCB鋪銅的形狀·





實(shí)體形狀鋪銅


實(shí)體敷銅,具備了加大電流和屏蔽的雙重作用。但是實(shí)體覆銅,如果過(guò)波峰焊時(shí),有一定的熱脹冷縮的拉力,板子可能會(huì)翹起來(lái),甚至?xí)鹋荨R虼藢?shí)體敷銅,一般會(huì)開(kāi)幾個(gè)槽,緩解拉力導(dǎo)致銅箔起泡。






網(wǎng)格形狀鋪銅


網(wǎng)格敷銅,主要起到屏蔽作用,加大電流的作用會(huì)被降低。從散熱的角度說(shuō),網(wǎng)格敷銅既降低了銅的受熱面,又起到了一定的電磁屏蔽作用。但是生產(chǎn)工藝對(duì)網(wǎng)格形狀鋪銅有一定的要求,網(wǎng)格過(guò)小影響品質(zhì)良率。






PCB鋪銅的設(shè)計(jì)



在PCB設(shè)計(jì)的時(shí),一般PCB的每個(gè)面都要覆銅接地,主要原因是防止PCB彎曲變形和各種信號(hào)干擾、串?dāng)_。

所以在走線(xiàn)時(shí)要覆銅接地。但是由于外層有大量的元件及走線(xiàn),所以銅箔會(huì)被這些元件焊盤(pán)及其走線(xiàn)分割成許多小的孤銅及細(xì)長(zhǎng)的銅皮。

1、處理碎銅

那些細(xì)細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)的接地不良的地銅會(huì)具有天線(xiàn)效應(yīng),會(huì)引起EMC不良問(wèn)題。所以要盡量避免在覆銅時(shí)引起碎銅,如引起碎銅可刪除處理。


2、處理孤立銅

孤島(死區(qū))銅問(wèn)題,孤立銅如果比較小等同于碎銅,可刪除處理。如果很大,可定義為某個(gè)地,進(jìn)行添加過(guò)孔處理,此時(shí)就不存在孤立銅了。




PADS光繪文件覆銅

PADS設(shè)計(jì)的文件,第二次打開(kāi)時(shí)都需要重新鋪銅,原因是PADS軟件鋪銅是線(xiàn)性銅皮,這也是PADS軟件的特點(diǎn)。線(xiàn)性銅皮數(shù)據(jù)量大,如果關(guān)閉軟件后重新打開(kāi)保存的鋪銅,打開(kāi)文件會(huì)很慢、很卡。因此PADS軟件關(guān)閉后只保留設(shè)計(jì)文件的銅皮外框。

PADS鋪銅方式:

1、填充(hatch)
填充是恢復(fù)灌銅,因?yàn)镻ADS軟件不保留設(shè)計(jì)好的整個(gè)銅皮,只保留銅皮的外框,因此二次打開(kāi)設(shè)計(jì)文件需要恢復(fù)灌銅。

2、灌注(flood)
灌銅是在PCB Layout完成后第一次使用,或者PCB有改動(dòng)(比如設(shè)計(jì)規(guī)則)需重新使用灌銅。

3、平面鏈接
平面連接是指內(nèi)層的銅皮,其原因也是PADS軟件設(shè)計(jì)的銅皮只保留銅皮的外框,第二次打開(kāi)設(shè)計(jì)文件內(nèi)層的銅皮需選擇平面鏈接恢復(fù)鋪銅。

因此PADS設(shè)計(jì)文件,輸出Gerber文件時(shí),第二次打開(kāi)設(shè)計(jì)文件需要重新填充恢復(fù)灌銅。如果板廠(chǎng)幫設(shè)計(jì)工程師輸出Gerber都需要進(jìn)行恢復(fù)灌銅操作,否則輸出的Gerber文件缺失銅皮,導(dǎo)致生產(chǎn)制造錯(cuò)誤,產(chǎn)品不能使用。


DFM檢查設(shè)計(jì)鋪銅


關(guān)于碎銅、孤立銅的可制造性問(wèn)題,碎銅在生產(chǎn)制造過(guò)程中因細(xì)長(zhǎng)的特征會(huì)被蝕刻掉,從而導(dǎo)致銅分離,脫落在其他位置導(dǎo)致不同網(wǎng)絡(luò)短路。

孤立銅在板廠(chǎng)CAM工程師處理生產(chǎn)文件時(shí),會(huì)提出詢(xún)問(wèn)與設(shè)計(jì)工程師確認(rèn),因?yàn)闊o(wú)網(wǎng)絡(luò)鏈接的孤立銅屬于異常設(shè)計(jì)。所以設(shè)計(jì)存在孤立銅會(huì)浪費(fèi)溝通成本,耽誤生產(chǎn)周期。



華秋DFM軟件一鍵分析孤立銅,在制造前攔截設(shè)計(jì)文件的異常,提醒設(shè)計(jì)工程師避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)失敗。使用華秋DFM可提前避免與板廠(chǎng)的溝通成本,縮短生產(chǎn)周期。




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