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[AD經驗] PCB敷銅中你忽略的這些點兒

  • 實銅和網銅的區別:
實銅在高溫焊接時候基板的膠容易產生氣體,且沒有地方排掉,導致PCB起泡,所以一般大面積禁止鋪實銅。

  • 表貼元件鋪銅注意事項:
注意別把焊盤給鋪上了,否則迴流焊的時候加熱不足會虛焊、立碑

  • 熱盤的使用:
直插元件也應使用熱盤,以免PCB散熱造成虛焊

  • 散熱作用:
對錶貼元件,例如DPAK等,鋪銅同時也是散熱器,注意Datasheet給出的熱阻測試條件,散熱面積不要小了
至於敷銅作為散熱一說話我有些不贊同,我們都知道,做大銅面積原因之一是減小阻增大電流,如果說加大面積是為了散熱的話,大家都知道金屬的電阻率是隨著溫度的升高而升高的,這樣起不是與減小阻抗相違背嗎?這樣把銅面作為散熱器是得不償失的事我個人認為。也有人說在敷銅上打過孔助於散熱,至少目前我還沒見有這方面的論證。而且我個人認為,敷銅就不該考慮讓他散熱(理由見前)。我們在敷銅上打過孔而且是大量的密集的(幾個毫米就一個)的原因不是為了散熱,而是為了降低阻抗,在高頻
電路
中,銅的感抗是驚人的! 1個釐米左右的10mil的銅線工作在200mhz時,其感抗可高達幾個歐姆!都知道有“共地線阻抗“一說法,當電路工作在高頻時,敷銅就是最大的共地線如不處理就會產生很大影響,但是敷銅又是一種很有效的電磁遮蔽的方法。所以在實際中我們就採用大量打過孔的辦法解決電抗的問題。

  • 鋪銅對手工焊接工藝性的注意事項:
鋪銅與走線距離最好不要小於13mil,以便一些工藝落後,管理鬆散的PCB供應商可以輕鬆交貨;需要手工焊接的直外掛焊盤附近不要鋪,否則工人一個不小心多上了點錫,外加綠油破損,就是一個短路。

  • 銅膜刻蝕
提到了銅膜刻蝕方面,其實在製作PCB時候,影像(成形/導線製作)是,一般有兩種方式,我們最常見的就是負片轉印(Subtractive transfer)方式,即將整個表面鋪上一層薄薄的銅箔,並且把多餘的部份給消除,另種是追加式轉印(Additive Pattern transfer)比較少人使用的,這是隻在需要的地方敷上銅線的方法。

  • 熱焊盤
提到了熱盤一說法,我想應該就是所說的熱焊盤吧!在大面積的接地中,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點,所以兼顧電氣效能與工藝需要,做成十字花焊盤,稱之為熱隔離(heat shield)俗稱熱焊盤(Thermal),這樣,可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大減少。

覆銅作為散熱,在某些封裝上是必須這樣做的,比如DPAK,D2PAK,PowerSO封裝等,elleches提到的溫度係數影響阻抗,其實矽結溫一般只能到00多點,再加上結到封裝的熱阻,實際上散熱器溫度能到7、80就不錯了,溫度係數對電阻的影響是微乎其微,再者,這種應用一般都是低頻應用,所以對這一點點電阻變化完全可以忽略不計了。
      敷銅作為
PCB設計
的一個重要環節,不管是國產的青越鋒PCB設計軟體,還國外的一些Protel,PowerPCB都提供了智慧敷銅功能,那麼怎樣才能敷好銅,我將自己一些想法與大家一起分享,希望能給同行帶來益處。
     所謂覆銅,就是將PCB上閒置的空間作為基準面,然後用固體銅填充,這些銅區又稱為灌銅。敷銅的意義在於,減小地線阻抗,提高抗干擾能力;降低壓降,提高電源效率;與地線相連,還可以減小環路面積。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,敷銅如果處理的不當,那將得不賞失,究竟敷銅是“利大於弊”還是“弊大於利”?
     大家都知道在高頻情況下,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,如果在PCB 中存在不良接地的敷銅話,敷銅就成了傳播噪音的工具,因此,在高頻電路中,千萬不要認為,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”。如果把敷銅處理恰當了,敷銅不僅具有加大電流,還起了遮蔽干擾的雙重作用。
     敷銅一般有兩種基本的方式,就是大面積的敷銅和網格銅,經常也有人問到,大面積覆銅好還是網格覆銅好,不好一概而論。為什麼呢?大面積敷銅,具備了加大電流和遮蔽雙重作用,但是大面積覆銅,如果過波峰焊時,板子就可能會翹起來,甚至會起泡。因此大面積敷銅,一般也會開幾個槽,緩解銅箔起泡,單純的網格敷銅主要還是遮蔽作用,加大電流的作用被降低了,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遮蔽的作用。但是需要指出的是,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訊號。所以對於使用網格的同仁,我的建議是根據設計的電路板工作情況選擇,不要死抱著一種東西不放。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。

那麼我們在敷銅中,為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:
     1.如果PCB的地較多,有SGND、AGND、GND,等等,就要根據PCB板面位置的不同,分別以最主要的“地”作為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:5.0V、3.3V等等,這樣一來,就形成了多個不同形狀的多變形結構。
     2.對不同地的單點連線,做法是通過0歐電阻或者磁珠或者電感連線;
     3.晶振附近的覆銅,電路中的晶振為一高頻發射源,做法是在環繞晶振敷銅,然後將晶振的外殼另行接地。
     4.孤島(死區)問題,如果覺得很大,那就定義個地過孔新增進去也費不了多大的事。
     5.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,不能依靠於覆
銅後通過新增過孔來消除為連線的地引腳,這樣的效果很不好。
     6.在板子上最好不要有尖的角出現(《=180度),因為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。
     7.多層板中間層的佈線空曠區域,不要敷銅。因為你很難做到讓這個敷銅“良好接地”
     8.裝置內部的金屬,例如金屬散熱器、金屬加固條等,一定要實現“良好接地”。
     9.三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”,它能減少訊號線的迴流面積,減小訊號對外的電磁干擾。

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