PCB线路板敷铜处理经验分享―PCB爱好者
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PCB线路板敷铜处理经验分享
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PCB线路板敷铜处理经验分享
来源：&&& 作者：PCB技术&&&更新时间： 16:18:50&& 点击：&
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PCB线路板敷铜处理经验分享
　　覆铜，就是将PCB上闲置的空间作为基准面，然后用固体铜填充，这些铜区又称为灌铜。敷铜的意义在于，减小地线阻抗，提高抗干扰能力；降低压降，提高电源效率；还有，与地线相连，减小环路面积。如果PCB的地较多，有SGND、AGND、GND，等等，如何覆铜？我的做法是，根据PCB板面位置的不同，分别以最主要的“地”作为基准参考来独立覆铜，数字地和模拟地分开来敷铜自不多言。同时在覆铜之前，首先加粗相应的电源连线：V5.0V、V3.6V、V3.3V（SD卡供电），等等。这样一来，就形成了多个不同形状的多变形结构。覆铜需要处理好几个问题：一是不同地的单点连接，二是晶振附近的覆铜，电路中的晶振为一高频发射源，做法是在环绕晶振敷铜，然后将晶振的外壳另行接地。三是孤岛（死区）问题，如果觉得很大，那就定义个地过孔添加进去也费不了多大的事。
　　另外，大面积覆铜好还是网格覆铜好，不好一概而论。为什么呢？大面积覆铜PCB网城，如果过波峰焊时，板子就可能会翘起来，甚至会起泡。从这点来说，网格的散热性要好些。通常是高频电路对抗干扰要求高的多用网格，低频电路有大电流的电路等常用完整的铺铜。　补充下：可以更确切一点，　　在数字电路中，特别是带MCU的电路中，兆级以上工作频率的电路，敷铜的作用就是为了降低整个地平面的阻抗。更具体的处理方法我一般是这样来操作的：各个核心模块（也都是数字电路）在允许的情况下也会分区敷铜，然后再用线把各个敷铜连接起来，这样做的目的也是为了减小各级电路之间的影响。　　对于数字电路模拟电路 混合的电路，地线的独立走线，以及到最后到电源滤波电容处的汇总就不多说了，大家都清楚。不过有一点PCB网城：模拟电路里的地线分布，很多时候不能简单敷成一片铜皮就了事，因为模拟电路里很注重前后级的互相影响，而且模拟地也要求单点接地，所以能不能把模拟地敷成铜皮还得根据实际情况处理。（这就要求对所用到的模拟IC的一些特殊性能还是要了解的）　　对于实心敷铜、网格敷铜的，处理，如上所说。
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PCB设计（5）
& & 所谓覆铜，就是将PCB上闲置的空间作为基准面，然后用固体铜填充，这些铜区又称为灌铜。敷铜的意义在于，减小地线阻抗，提高抗干扰能力；降低压降，提高电源效率；还有，与地线相连，减小环路面积。如果PCB的地较多，有SGND、AGND、GND，等等，就要根据PCB板面位置的不同，分别以最主要的“地”作为基准参考来独立覆铜，数字地和模拟地分开来敷铜自不多言。同时在覆铜之前，首先加粗相应的电源连线：5.0V、3.3V等等。这样一来，就形成了多个不同形状的多变形结构。
&&&&覆铜需要处理好几个问题：一是不同地的单点连接，做法是通过0欧电阻或者磁珠或者电感连接；二是晶振附近的覆铜，电路中的晶振为一高频发射源，做法是在环绕晶振敷铜，然后将晶振的外壳另行接地。三是孤岛（死区）问题，如果觉得很大，那就定义个地过孔添加进去也费不了多大的事。
&&&&另外，大面积覆铜好还是网格覆铜好，不好一概而论。为什么呢？大面积覆铜，如果过波峰焊时，板子就可能会翘起来，甚至会起泡。从这点来说，网格的散热性要好些。通常是高频电路对抗干扰要求高的多用网格，低频电路有大电流的电路等常用完整的铺铜。
&&&&开始布线时，应对地线一视同仁，走线的时候就应该把地线走好，不能依靠于覆铜后通过添加过孔来消除为连接的地引脚，这样的效果很不好。当然如果选用的是网格覆铜，这些地连线就有些影响美观，如果是细心人就删除吧。
&&&&1、大面积敷铜,具备了加大电流和屏蔽双重作用,单纯的网格敷铜主要还是屏蔽作用,加大电流的作用被降低了.加网格的目的未必是为了美观,而是可以防止和缓解铜箔粘胶焊接的时候产生的气体使铜箔起泡.所以,就是大面积敷铜,也要注意开几个槽,缓解铜箔起泡。
&&&&2、环形地线,可以有屏蔽作用,也可以形成对辐射信号的接收.类似于环形天线.所以,充电器既有大电流又有小信号检测,所以,还是采用“树型地线为好。
&&&&3、这样一般的充电控制IC还是自己成为地线回路再与大电流地回路连接为好,减少大电流回路的铜箔压降对小信号的干扰。
&&&&这样做,不是绝对的,也可以看到不少违反上面要求的,也可以使用的.但是我在一般布板的时候,会尽可能注意这些要求的。
&&&&1、多层板中间层的布线空旷区域，不要敷铜。因为你很难做到让这个敷铜“良好接地”。
&&&&2、一块PCB，不管有多少种电源，建议采用电源分割技术，并且只使用一个电源层。因为电源与地一样，也是“参考平面”，电源与地的“良好接地”是通过大量的滤波电容实现的，没有滤波电容的地方，就没有“接地”。
&&&&3、设备内部的金属，例如金属散热器、金属加固条等，一定要实现“良好接地”。
&&&&4、三端稳压器的散热金属块，一定要良好接地。
&&&&5、晶振附近的接地隔离带，一定要良好接地。
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&&&&&大家都知道在高频情况下，印刷电路板上的布线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/20 时，就会产生天线效应，噪声就会通过布线向外发射，如果在PCB 中存在不良接地的敷铜话，敷铜就成了传播噪音的工具，因此，在高频电路中，千万不要认为，把地线的某个地方接了地，这就是“地线”，一定要以小于λ/20
的间距，在布线上打过孔，与多层板的地平面“良好接地”。如果把敷铜处理恰当了，敷铜不仅具有加大电流，还起了屏蔽干扰的双重作用。
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&&&&出于让PCB
焊接时尽可能不变形的目的，大部分PCB 生产厂家会要求PCB 设计者在
PCB 的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线。但是我们的工程师对这个“填充”不敢轻易使用，也许是因为在PCB 调试中，曾经
吃过“苦头”，也可能是专家们一直没有给出明确的结论。究竟敷铜是“利大于弊”还是“弊大于利”，本文用实测的角度来说明这个问题。
&&&&下面的测量结果是利用EMSCAN 电磁干扰扫描系统获得的，EMSCAN 能使我们实时看清电磁场的分布，它具有1280 个近场探头，采用电子切换技术，高速扫描PCB 产生的电磁场。是世界上唯一采用阵列天线和电子扫描技术的电磁场近场扫描系统，也是唯一能获得被测物完整电磁场信息的系统。
&&&&先看一个实测的案例，在一块多层PCB 上，工程师把PCB 的周围敷上了一圈铜，如图1 所示。在这个敷铜的处理上，工程师仅在铜皮的开始部分放置了几个过孔，把这个铜皮连接到了地层上，其他地方没有打过孔。
图1 PCB 不良接地的敷铜产生的电磁场
在高频情况下，印刷电路板上的布线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/20 时，就会产生天线效应，噪声就会通过布线向外发射。
从上面这个实际测量的结果来看，PCB 上存在一个22.894MHz 的干扰源，而敷设的
铜皮对这个信号很敏感，作为“接收天线”接收到了这个信号，同时，该铜皮又作为“发
射天线”向外部发射很强的电磁干扰信号。
我们知道，频率与波长的关系为f＝ C/λ。
式中f 为频率，单位为Hz，λ为波长，单位为m，C 为光速，等于3×108 米/秒
对于22.894MHz 的信号，其波长λ为：3×108/22.894M=13 米。λ/20 为65cm。
本PCB 的敷铜太长，超过了65cm，从而导致产生天线效应。目前，我们的PCB 中，普遍采用了上升沿小于1ns 的芯片。假设芯片的上升沿为1ns，其产生的电磁干扰的频率会高达fknee = 0.5/Tr ＝500MHz。对于500MHz 的信号，其波长为60cm，λ/20=3cm。也就是说，PCB 上3cm 长的布线，就可能形成“天线”。
所以，在高频电路中，千万不要认为，把地线的某个地方接了地，这就是“地
线”。一定要以小于λ/20 的间距，在布线上打过孔，与多层板的地平面“良好接地”。
对于一般的数字电路，按1cm 至2cm 的间距，对元件面或者焊接面的“地填充”
打过孔，实现与地平面的良好接地，才能保证“地填充”不会产生“弊”的影响。
由此，我们进行如下延伸：
? 多层板中间层的布线空旷区域，不要敷铜。因为你很难做到让这个敷铜“良好接地”
? 一块 PCB，不管有多少种电源，建议采用电源分割技术，并且只使用一个电源层。因为电源与地一样，也是“参考平面”，电源与地的“良好接地”是通过大量的滤波电容实现的，没有滤波电容的地方，就没有“接地”。
? 设备内部的金属，例如金属散热器、金属加固条等，一定要实现“良好接地”。
? 三端稳压器的散热金属块，一定要良好接地。
? 晶振附近的接地隔离带，一定要良好接地。
结论：PCB 上的敷铜，如果接地问题处理好了，肯定是“利大于弊”，它能减少
信号线的回流面积，减小信号对外的电磁干扰。
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以上，希望能为也正在因PCB敷铜烦恼的盆友解惑。。。。
* 以上用户言论只代表其个人观点，不代表CSDN网站的观点或立场
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DXP内电层与内电层分割操作汇总
本帖最后由 heicc 于
00:49 编辑
作者：秋天的太阳
&&写在前面：Protel99分割内电层，好像很简单，在DXP中搞老半天才搞出一下东西南北来，现在总结和汇总一下网络上前人写的东东让大家有一个参考，欢迎拍砖，哥为这文章整理两天时间。
一）内电层与内电层分割
& & 在系统提供的众多工作层中，有两层电性图层，即信号层与内电层，这两种图层有着完全不同的性质和使用方法。信号层被称为正片层，一般用于纯线路设计，包括外层线路和内层线路，而内电层被称为负片层，即不布线、不放置任何元件的区域完全被铜膜覆盖，而布线或放置元件的地方则是排开了铜膜的。在多层板的设计中，由于地层和电源层一般都是要用整片的铜皮来做线路（或作为几个较大块的分割区域），如果要用MidLayer（中间层）即正片层来做的话，必须采用敷铜的方法才能实现，这样将会使整个设计数据量非常大，不利于数据的交流传递，同时也会影响设计刷新的速度，而使用内电层来做，则只需在相应的设计规则中设定与外层的连接方式即可，非常有利于设计的效率和数据的传递。Altium Designer 系统支持多达16层的内电层，并提供了对内电层连接的全面控制及DRC校验。一个网络可以指定多个内电层，而一个内电层也可以分割成多个区域，以便设置多个不同的网络。
& && & PCB设计中，内点层的添加及编辑同样是通过【图层堆栈管理器】来完成的。下面以一个实际的设计案例来介绍内电层的操作。请读者先自己建立一个PCB设计文件或者打开一个现成的PCB设计文件。在PCB编辑器中，执行【Design】|【Layer Stack Manager】命令，打开【Layer Stack Manager &D+K&】。单击选取信号层，新加的内电层将位于其下方。在这里选取的信号层，之后单击【Add Layer】按钮，一个新的内电层即被加入到选定的信号层的下方。 双击新建的内电层，即进入【Edit Layer】对话框中，可对其属性加以设置，如【图1】 所示。在对话框内可以设置内电层的名称、铜皮厚度、连接到的网络及障碍物宽度等。这里的障碍物即“Pullback”，是在内电层边缘设置的一个闭合的去铜边界，以保证内电层边界距离PCB边界有一个安全间距，根据设置，内电层边界将自动从板体边界回退。
二）编辑内电层
& && &&&2.1）执行《L》【Design】|【Board Layers & Colors…】命令，在打开的标签页【Board Layers & Colors】，所中所添加的内电层的“VCC”后面的“Show”复选框，如【图2】 所示，使其可以在PCB工作窗口中显示出来。
【图2】 & && & 2.2）打开【图2】的【View Options】标签页里面，在【Single LayerMode】区域的下拉菜单中选择【Hide Other Layers】，即单层显示，如【图3】所示。
【图3】 & && &&&2.3）设置单层显示模式 回到编辑窗口中，单击板层标签中的“VCC”，所添加的内电层即显示出来，在其边界围绕了一圈红色【颜色可以改】Pullback 线（注：最外层的粗粗的分割线必须留着！要不然制板的时候内电层铜皮就伸出板边了。），如【图4】所示。
【图4】 & && &&&2.4）显示内电层打开【PCB】(操作：V+W+P+P) 面板，在类型选择栏中选择“Split Plane Editor”，即进入分割内电层编辑器中，可详细查看或编辑内电层及层上的图件，如【图5】所示。
& && &&&2.5） 在“Split Plane Editor”中，有3栏列表，其中上方的列表中列出了当前PCB文件中所有的内电层；中间的列表列出了上方列表中选定的内电层上包含的所有分割内电层及其连接的网络名、节点数；最后一栏列表则列出了连接到指定网络的分割内电层上所包含的过孔和焊盘的详细信息，单击选取其中的某项，即可在编辑窗口内高亮显示出来。 要删除某一个不需要的内电层，首先应该将该层上的全部图件选中
（使用快捷键S+Y）后删除，之后在【Layer Stack Manager】中将内电层的网络改名为“No Net”，即断开与相应网络的连接，按Delete键即可删除。
三）连接方式设置
& && &&&焊盘和过孔与内电层的连接方式可以在【Plane】（内电层）中设置。打开&D+R&【PCB Rulesand ConstraintsEditor】对话框，在左边窗口中，单击【Plane】前面的“+”符号，可以看到有三项子规则，如【图6】所示。【图6】内层规则其中，【Power Plane Connect Style】子规则与【Power Plane Clearance】子规则用于设置焊盘和过孔与内电层的连接方式，而【Polygon Connect Style】子规则用于设置敷铜与焊盘的连接方式。 【Power Plane Connect Style】子规则【Power Plane Connect Style】规则主要用于设置属于内电层网络的过孔或焊盘与内电层的连接方式，设置窗口如【图7】所示。&&
【图6】&&其中，【PowerPlaneConnectStyle】子规则与【PowerPlaneClearance】子规则用于设置焊盘和过孔与内电层的连接方式，而【PolygonConnectStyle】子规则用于设置敷铜与焊盘的连接方式。 【PowerPlaneConnectStyle】子规则【PowerPlaneConnectStyle】规则主要用于设置属于内电层网络的过孔或焊盘与内电层的连接方式，设置窗口如【图7】所示。
【Constrain】区域内提供了三种连接方式。
& && &&&【Relief Connect】：辐射连接。即过孔或焊盘与内电层通过几根连接线相连接，是一种可以降低热扩散速度的连接方式，避免因散热太快而导致焊盘和焊锡之间无法良好融合。在这种连接方式下，需要选择连接导线的数目（2或者4），并设置导线宽度、空隙间距和扩展距离。
& && && &【Direct Connect】：直接连接。在这种连接方式下，不需要任何设置，焊盘或者过孔与内电层之间阻值会比较小，但焊接比较麻烦。对于一些有特殊导热要求的地方，可采用该连接方式。
& && &&&【No Connect】& & ：不进行连接系统默认设置为
& && &&&【Relief Connect】：这也是工程制版常用的方式。
& && &&&【 Power Plane Clearance】：子规则【Power Plane Clearance】规则主要用于设置不属于内电层网络的过孔或焊盘与内电层之间的间距，设置窗口如【图8】所示。
【图8】&&& && & 【PowerPlaneConnectStyle】规则设置窗口基本相同。只是在【ReliefConnect】方式中多了一项角度控制，用于设置焊盘和敷铜之间连接方式的分布方式，即采用“45Angle”时，连接线呈“ⅹ”形状；采用“90Angle”时，连接线呈“+”形状。
四）内电层分割 & && &&&如果在多层板的PCB设计中，需要用到不止一种电源或者不止一组地，那么可以在电源层或接地层中使用内电层分割来完成不同网络的分配。 内电层可分割成多个独立的区域，而每个区域可以指定连接到不同的网络，分割内电层，可以使用画直线、弧线等命令来完成，只要画出的区域构成了一个独立的闭合区域，内电层就被分割开了。下面就简单介绍一下内电层分割操作： 单击板层标签中的内电层标签“VCC”，切换为当前的工作层并单层显示。 执行【Place】|【Line】命令，光标变为十字形，放置光标在一条“Pullback”线上(即：图中那条红色线)，可打开【Line Constrains】对话框设置线宽，如【图9】所示。【注：必须是独立的封闭合区域】 ，分割成功后按快捷键【D+K】将看【图10】所示内容。
& && &&&双击其中的某一区域，会弹出【Split Plane】对话框，如【图11】所示，在该对话框内可为分割后的内电层选择指定网络。执行【Edit】|【Move】|【MoveResize Tracks】&E+M+K&命令，可以对所分割的内电层的形状重新修改编辑，如【图12所示】。
注：1、polygon plane用于双面板覆铜设计
& && & 2、split plane用于多层板的内层覆铜设计
这是Protel 99内电层分割工具。place-& split plane工具
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