Verstehen Sie die Bedeutung, Vor- und Nachteile der Kupferverlegung beim PCB-Design

Leiterplattendesign Die Kupferverlegung ist ein sehr wichtiger Teil des Leiterplattendesigns. Was ist PCB-Kupferverlegung? Es dient dazu, den ungenutzten Raum im Nicht-Verdrahtungsbereich auf der Leiterplatte mit massivem Kupfer zu füllen. Die Bedeutung der Kupferverlegung besteht darin, die Impedanz des Erdungskabels zu verringern und die Entstörungsfähigkeit zu verbessern. Reduzieren Sie den Spannungsabfall, verbessern Sie die Leistungseffizienz, schließen Sie das Erdungskabel an und verringern Sie auch die Schleifenfläche.

Die Bedeutung der PCB-Kupferverlegung

Der Hauptvorteil der Kupferverlegung besteht darin, dass die Impedanz des Erdungskabels verringert wird. (Ein großer Teil der sogenannten Anti-Interferenz wird durch die Verringerung der Impedanz des Erdungskabels verursacht.) In digitalen Schaltkreisen gibt es viele Spitzenströme, daher ist es umso notwendiger, die Impedanz des Erdungskabels zu verringern .

Es wird allgemein angenommen, dass Schaltkreise, die ausschließlich aus digitalen Geräten bestehen, auf einer großen Fläche verlegt werden sollten, während bei analogen Schaltkreisen die durch die Verlegung von Kupfer gebildete Erdschleife elektromagnetische Kopplungsstörungen verursacht, die die Verstärkung überwiegen (außer bei 

Hochfrequenz-PCB-Schaltkreisen). Daher müssen nicht alle Stromkreise mit Kupfer abgedeckt werden.

Vor- und Nachteile der PCB-Kupferverlegung

Vorteil

1. Im Hinblick auf EMV-Anforderungen (elektromagnetische Verträglichkeit) muss ein großer Bereich der Erdung oder Stromversorgung mit Kupfer verlegt werden, das eine Abschirmungsfunktion übernimmt. Einige besondere Gründe, wie z. B. PGND (geschützter Boden), spielen eine Schutzfunktion.

2. Für die Herstellungsanforderungen des PCB-Prozesses wird im Allgemeinen Kupfer auf PCB-Schichten mit weniger Verkabelung gelegt, um den gleichmäßigen Kupferbeschichtungseffekt der Galvanisierung sicherzustellen oder um eine Verformung und Biegung der Laminierung zu verhindern.

3. Um Anforderungen an die Signalintegrität zu erfüllen, geben Sie hochfrequenten digitalen Signalen einen vollständigen Rückweg und reduzieren Sie die DC-Netzwerkverkabelung. Natürlich gibt es auch Gründe wie Wärmeableitung, erforderliche Kupferverlegung für den Einbau spezieller Geräte usw.

Mangel

1. Wenn die Bauteilstifte vollständig mit Kupfer bedeckt sind, kann es zu einer zu schnellen Wärmeableitung kommen, was das Entlöten und Nachbearbeiten erschwert. Um diese Situation zu vermeiden, werden daher manchmal Querverbindungen für Komponenten verwendet (Pin-Kontakt und Pad-Kontakt haben die Form eines „Kreuzes“).

2. Das Verlegen von Kupfer im Bereich um den Antennenteil kann leicht zu schwachen Signalen führen und das gesammelte Signal stören. Die Impedanz des Kupferbelags beeinflusst die Leistung der Verstärkerschaltung. Daher wird der Bereich um den Antennenteil im Allgemeinen nicht mit Kupfer bedeckt.

Die Form von PCB-Kupfer

massives Kupfer

Die massive Kupferummantelung hat die doppelte Funktion, den Strom zu erhöhen und abzuschirmen. Wenn die massive Kupferummantelung jedoch einem Wellenlöten ausgesetzt wird, kommt es zu einer gewissen Spannung der thermischen Ausdehnung und Kontraktion, und die Platine kann sich verziehen oder sogar Blasen bilden. Daher werden bei massiven Kupferummantelungen in der Regel mehrere Schlitze geöffnet, um die Spannung abzubauen und Blasen in der Kupferfolie zu verursachen.

Kupferpflaster in Gitterform

Das Gitter ist mit Kupfer beschichtet, das hauptsächlich eine Abschirmfunktion übernimmt und den Effekt der Stromerhöhung verringert. Aus Sicht der Wärmeableitung reduziert Gitterkupfer nicht nur die Heizfläche von Kupfer, sondern spielt auch eine gewisse Rolle bei der elektromagnetischen Abschirmung. Allerdings stellt der Produktionsprozess bestimmte Anforderungen an die Form des Gitters, und das Gitter ist zu klein, um die Qualität und Ausbeute zu beeinträchtigen.

PCB-Kupfer-Layout-Design

Beim Entwurf einer Leiterplatte muss im Allgemeinen jede Oberfläche der Leiterplatte mit Kupfer bedeckt und geerdet werden. Der Hauptgrund besteht darin, eine Biegeverformung der Leiterplatte sowie verschiedene Signalstörungen und Übersprechen zu verhindern.

Daher sollte Kupfer bei der Verkabelung geerdet werden. Da sich jedoch auf der Außenschicht eine große Anzahl von Komponenten und Leiterbahnen befinden, wird die Kupferfolie durch diese Komponentenpads und ihre Leiterbahnen in viele kleine isolierte Kupfer- und dünne Kupferhäute unterteilt.

1. Verarbeitung von gebrochenem Kupfer

Dieses dünne, lange und schlecht geerdete Kupfer hat einen Antenneneffekt, der zu schlechten EMV-Problemen führt. Daher ist es notwendig, Kupferbrüche beim Eingießen von Kupfer so weit wie möglich zu vermeiden. Wenn es zu Kupferbrüchen kommt, kann es gelöscht werden.

2. Umgang mit isoliertem Kupfer

Inselkupferproblem (Totzone): Wenn das isolierte Kupfer relativ klein ist und gebrochenem Kupfer entspricht, kann es gelöscht werden. Wenn es sehr groß ist, kann es als bestimmte Masse zum Hinzufügen von Durchkontaktierungen definiert werden, und zu diesem Zeitpunkt ist kein isoliertes Kupfer vorhanden.

PADS Lichtmalfeile Kupferguss

Die von PADS entworfene Datei muss beim zweiten Öffnen erneut gepflastert werden. Der Grund dafür ist, dass das Kupferpflaster der PADS-Software eine lineare Kupferhaut ist, was auch ein Merkmal der PADS-Software ist. Die Datenmenge auf dem linearen Kupferblech ist groß. Wenn Sie die Software schließen und die gespeicherte Kupferschicht erneut öffnen, ist die Datei sehr langsam und bleibt hängen. Daher bleibt nach dem Schließen der PADS-Software nur der Kupferhautrahmen der Designdatei erhalten.

PADS-Kupferverlegungsmethode:

1. Füllen (Schraffur)

Durch das Füllen wird die Kupferfüllung wiederhergestellt, da die PADS-Software nicht das gesamte entworfene Kupferblech behält, sondern nur den äußeren Rahmen des Kupferblechs. Daher muss beim zweiten Öffnen der Designdatei die Kupferfüllung wiederhergestellt werden.

2. Überschwemmung

Das Kupfergießen wird zum ersten Mal verwendet, nachdem das PCB-Layout fertiggestellt ist, oder wenn die Leiterplatte Änderungen aufweist (z. B. Designregeln), muss das Kupfergießen erneut verwendet werden.

3. Flache Verbindung

Die flächige Verbindung bezieht sich auf das innere Kupferblech. Der Grund dafür ist, dass das von der PADS-Software entworfene Kupferblech nur den äußeren Rahmen des Kupferblechs behält. Wenn Sie die Designdatei zum zweiten Mal öffnen, müssen Sie die planare Verbindung auswählen, um die Kupferabdeckung wiederherzustellen.

Wenn die PADS-Designdatei als Gerber-Datei exportiert wird, muss daher die Designdatei neu gefüllt werden, um die Kupferfüllung wiederherzustellen, wenn die Designdatei zum zweiten Mal geöffnet wird. Wenn der Platinenhersteller dem Konstrukteur bei der Ausgabe von Gerber hilft, muss der Kupferfüllvorgang wiederhergestellt werden. Andernfalls fehlt in der Gerber-Ausgabedatei Kupfer, was zu Herstellungsfehlern führt und das Produkt nicht verwendet werden kann.

DFM Check Design Kupferverlegung

Was die Herstellbarkeit von gebrochenem Kupfer und isoliertem Kupfer betrifft, so wird gebrochenes Kupfer aufgrund seiner länglichen Merkmale während des Herstellungsprozesses weggeätzt, was dazu führt, dass sich das Kupfer trennt und an anderen Stellen abfällt, was zu Kurzschlüssen in verschiedenen Netzwerken führt.

Wenn CAM-Ingenieure in der Platinenfabrik Produktionsdateien für isoliertes Kupfer verarbeiten, fragen sie die Designingenieure nach und bestätigen diese, da isoliertes Kupfer ohne Netzwerkverbindungen ein abnormales Design ist. Daher wird das Vorhandensein von isoliertem Kupfer im Design Kommunikationskosten verschwenden und den Produktionszyklus verzögern.