PCB 铺铜

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：
Ø 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”
Ø 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”。
Ø 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”。
Ø 三端稳压器的散热金属块，一定要良好接地。
Ø 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。