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看了毀你三觀的PCB設計理論 高速PCB外層還要不要覆銅了

我們經常在教科書上或者IC原廠的PCB設計指南里看到,在layout的最後,我們應當對PCB的外層進行鋪銅處理,即用良好接地的銅箔鋪滿PCB空白區域。

 

在PCB外層覆銅的好處如下:

  • 對內層訊號提供額外的遮蔽防護及噪聲抑制
  • 提高PCB的散熱能力
  • 在PCB生產過程中,節約腐蝕劑的用量。(這個能降低成本嗎? )
  • 避免因銅箔不均衡造成PCB過迴流焊時產生的應力不同而造成PCB起翹變形

 

但這麼做也會帶來一些弊端:

  • 外層的覆銅平面必定會被表層的元器件及訊號線分離的支離破碎,如果有接地不良的銅箔(尤其是那種細細長長的碎銅),便會成為天線,產生EMI問題
  • 如果對於元器件管腳進行覆銅全連線,會造成熱量散失過快,造成拆焊及返修焊接困難
  • 正如前面提到的,外層的覆銅平面一定要良好接地,需要多打過孔與主地平面連線,過孔打多了,勢必會影響到佈線通道,除非使用埋盲孔。

 

對於兩層板來說,覆銅是很有必要的,一般會以底層鋪地平面,頂層放主要器件及走電源線及訊號線。對於高阻抗迴路,類比電路(模數轉換電路,開關模式電源轉換電路),覆銅是不錯的做法。

對於有完整電源、地平面的多層板高速數位電路來說,注意,這裡指的是高速數位電路,在外層進行覆銅並不會帶來很大的益處。對於採用多層板的數位電路而言,內層有完整電源、地平面,在表層覆銅並不能顯著地降低串擾,反而過於靠近的銅皮會改變微帶傳輸線的阻抗,不連續的銅皮亦會對傳輸線造成阻抗不連續的負面影響。

對於多層板,微帶線與參考平面的距離<10mil,訊號的迴流路徑會直接選擇位於訊號線下方的參考平面,而不是周邊的銅皮,因為其阻抗更低。而對於訊號線與參考平面間距為60mil的雙層板來說,沿著整條訊號線路徑包有完整的銅皮可以顯著減少噪聲。

所以,在表層要不要鋪銅,依應用場景而定,除了敏感訊號需要包地之外,如果高速訊號線及元器件較多,產生很多小而長碎銅,而且佈線通道緊張,需要儘量避免表層銅皮打過孔與地平面連線,這時候表層可以選擇不要鋪銅。如果表層元器件及高速訊號較少,板子比較空曠,為了PCB加工工藝要求,可以選擇在表層鋪銅,但要注意銅皮與高速訊號線間的距離至少在4W以上,以避免改變訊號線的特徵阻抗,而且表層的銅皮應以最高訊號頻率的十分之波長間距打孔與主地平面良好連線。

上一些表層不鋪銅的PCB設計圖養養眼:

 

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