pcb怎么给铜
在 PCB 设计中,“给铜”通常指的是敷铜,即在 PCB 板上的空白区域铺上大面积的铜箔。这个过程在 PCB 设计软件(EDA 软件)中完成,目的是:
- 提供稳定的地平面或电源平面: 减小阻抗,降低噪声,提供良好的电流返回路径。
- 增强散热能力: 大面积铜箔有助于将元器件产生的热量更快地散发出去。
- 提高机械强度: 增加 PCB 板的坚固性。
- 减少蚀刻时间: 需要蚀刻掉的铜更少,可以提高生产效率(虽然这不是主要原因)。
以下是进行敷铜操作的基本步骤和关键点:
-
完成主要布线:
- 在考虑敷铜之前,应该先完成信号线的主要布线。
-
选择敷铜工具:
- 在 PCB 设计软件中(如 Altium Designer, KiCad, Eagle, PADS, Cadence Allegro 等),找到用于创建“多边形敷铜”、“铜皮”、“灌铜”或类似名称的工具。菜单路径通常类似于:
放置(Place)->多边形覆铜(Polygon Pour)(Altium)工具(Tools)->铺铜(Copper Pour)或 工具栏上的敷铜图标 (KiCad)绘制(Draw)->多边形(Polygon)并设置属性为铜皮 (Eagle)Shape->Polygon(Allegro)- 具体名称和位置因软件而异,请查阅你所使用软件的文档或教程。
- 在 PCB 设计软件中(如 Altium Designer, KiCad, Eagle, PADS, Cadence Allegro 等),找到用于创建“多边形敷铜”、“铜皮”、“灌铜”或类似名称的工具。菜单路径通常类似于:
-
设置敷铜属性(最关键步骤):
- 连接到哪个网络: 这是最重要的设置!通常连接到:
GND:最常用,为整个电路提供低阻抗、低噪声的参考地平面。- 某个电源网络(如
VCC,+3.3V,+5V):创建电源平面。 - 有时也可能是其他特定信号网络(较少见)。
- 务必选择正确的网络! 连接到错误的网络会导致短路或其他严重问题。
- 连接方式:
- 直接连接: 铜箔直接覆盖焊盘(焊盘被完全包围)。这种方式电气连接最好,阻抗最低,散热最好,但焊接时散热过快,可能导致焊接困难。主要用于需要极低阻抗和良好散热的大功率器件焊盘。
- 十字连接/热焊盘连接: 铜箔通过几条细窄的走线(称为“热释放”或“散热连接”)连接到焊盘(焊盘看起来像被十字形的铜连接)。这是最常用的方式!它既可以保证电气连接,又能在焊接时减缓热量散发,使焊接更容易。
- 不连接: 铜箔不与所选网络的焊盘连接(铜箔会避开这些焊盘)。
- 敷铜与其他对象的间距:
- 设置铜箔边缘与其他铜箔(走线、焊盘、过孔等)之间的最小安全距离。这通常遵循你设定的设计规则(Design Rules)中的
Clearance规则。这个间距至关重要,防止短路。
- 设置铜箔边缘与其他铜箔(走线、焊盘、过孔等)之间的最小安全距离。这通常遵循你设定的设计规则(Design Rules)中的
- 去除死铜:
- 死铜: 是指那些没有连接到你所设定的网络(如GND),并且与任何该网络的连接点都隔离的孤立铜箔区域(孤岛)。
- 通常建议勾选
移除死铜(Remove Dead Copper)或类似选项。死铜可能成为天线,辐射或接收干扰(尤其在高速电路中),也可能在制造过程中因蚀刻不充分导致短路风险,或者影响美观。
- 填充/铺实方式: 选择实心填充(Solid)或者网格填充(Hatched)。实心填充导电和散热更好;网格填充可以节省蚀刻液,减轻板子重量(但效果微乎其微),有时用于大面积铜皮防止翘曲。绝大多数情况使用实心填充(Solid)。
- 层选择: 指定敷铜放置在哪一层(如顶层 Top Layer, 底层 Bottom Layer)。
- 优先级: 如果有多个相互重叠的敷铜区,需要设置优先级以决定哪个敷铜“覆盖”在另一个上面。
- 连接到哪个网络: 这是最重要的设置!通常连接到:
-
绘制敷铜区域轮廓:
- 使用多边形敷铜工具,像绘制多边形走线一样,沿着 PCB 板边缘或你希望覆盖的区域边界进行绘制。确保轮廓闭合(起点和终点连接)。
- 通常敷铜会覆盖除禁布区和需要避开区域外的整个板面或部分区域。软件会自动避开不属于其连接网络的对象(焊盘、走线、过孔等)并遵守间距规则。
-
执行敷铜:
- 绘制完轮廓并设置好属性后,确认创建。软件会根据你的设置生成实际的铜箔区域。
- 重新敷铜: 如果之后修改了布线、元件位置或敷铜属性,通常需要手动执行“重新铺铜”、“重新灌铜”或类似命令来更新铜箔形状(软件可能不会自动实时更新)。
-
仔细检查:
- 网络是否正确? 双击敷铜查看属性,确保连接到的是目标网络(GND或电源)。
- 连接方式是否恰当? 检查焊盘(尤其是GND焊盘)的连接是否使用了十字连接(热焊盘),除非有特殊要求。
- 间距是否足够? 放大检查铜箔边缘与相邻走线、焊盘、过孔的间距是否满足设计规则。
- 是否有死铜残留? 确保
移除死铜选项已启用,并目视检查是否有孤立的铜岛。 - 覆盖区域是否合理? 铜箔是否覆盖了需要覆盖的区域?是否避开了不该覆盖的区域(如天线、高隔离区域)?
- 边缘是否光滑? 检查轮廓是否有不必要的尖角(可能导致EMI问题),必要时进行优化。
- 运行设计规则检查: 务必在敷铜后执行完整的 DRC,检查是否有违反间距规则的地方。
总结关键点:
- 规划: 明确哪些区域需要敷铜,连接到哪个网络(主要是GND)。
- 工具: 找到并正确使用软件中的敷铜工具(多边形覆铜)。
- 属性设置(核心步骤):
- 网络: 必须正确设置(通常是GND)。
- 连接方式: 优先选用十字连接/热焊盘。
- 间距: 遵循设计规则。
- 移除死铜: 务必勾选。
- 填充: 选择实心填充(Solid)。
- 绘制轮廓: 闭合多边形,覆盖目标区域。
- 执行敷铜: 生成铜箔。
- 仔细检查与验证:
- 网络、连接方式、间距、死铜。
- 运行DRC。
敷铜是 PCB 设计中非常重要的一环,正确设置可以显著提升电路板的电气性能和可靠性。务必谨慎操作并仔细检查!
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