看了毁你三观的PCB设计理论:高速PCB外层还要不要覆铜了
mouserBlog 2020-11-17

我们经常在教科书上或者IC原厂的PCB设计指南里看到,在layout的最后,我们应当对PCB的外层进行铺铜处理,即用良好接地的铜箔铺满PCB空白区域。

在PCB外层覆铜的好处如下:

  • 对内层信号提供额外的屏蔽防护及噪声抑制
  • 提高PCB的散热能力
  • 在PCB生产过程中,节约腐蚀剂的用量。(这个能降低成本吗? )
  • 避免因铜箔不均衡造成PCB过回流焊时产生的应力不同而造成PCB起翘变形

但这么做也会带来一些弊端:

  • 外层的覆铜平面必定会被表层的元器件及信号线分离的支离破碎,如果有接地不良的铜箔(尤其是那种细细长长的碎铜),便会成为天线,产生EMI问题
  • 如果对于元器件管脚进行覆铜全连接,会造成热量散失过快,造成拆焊及返修焊接困难
  • 正如前面提到的,外层的覆铜平面一定要良好接地,需要多打过孔与主地平面连接,过孔打多了,势必会影响到布线通道,除非使用埋盲孔。

对于两层板来说,覆铜是很有必要的,一般会以底层铺地平面,顶层放主要器件及走电源线及信号线。对于高阻抗回路,模拟电路(模数转换电路,开关模式电源转换电路),覆铜是不错的做法。

对于有完整电源、地平面的多层板高速数字电路来说,注意,这里指的是高速数字电路,在外层进行覆铜并不会带来很大的益处。对于采用多层板的数字电路而言,内层有完整电源、地平面,在表层覆铜并不能显著地降低串扰,反而过于靠近的铜皮会改变微带传输线的阻抗,不连续的铜皮亦会对传输线造成阻抗不连续的负面影响。

对于多层板,微带线与参考平面的距离<10mil,信号的回流路径会直接选择位于信号线下方的参考平面,而不是周边的铜皮,因为其阻抗更低。而对于信号线与参考平面间距为60mil的双层板来说,沿着整条信号线路径包有完整的铜皮可以显著减少噪声。

所以,在表层要不要铺铜,依应用场景而定,除了敏感信号需要包地之外,如果高速信号线及元器件较多,产生很多小而长碎铜,而且布线通道紧张,需要尽量避免表层铜皮打过孔与地平面连接,这时候表层可以选择不要铺铜。如果表层元器件及高速信号较少,板子比较空旷,为了PCB加工工艺要求,可以选择在表层铺铜,但要注意铜皮与高速信号线间的距离至少在4W以上,以避免改变信号线的特征阻抗,而且表层的铜皮应以最高信号频率的十分之波长间距打孔与主地平面良好连接。

上一些表层不铺铜的PCB设计图养养眼:

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