En Diseño de PCB En el proceso, el revestimiento de cobre es un aspecto importante y varios programas de diseño de PCB proporcionan una funcionalidad de revestimiento de cobre inteligente, que cubre con cobre los espacios no utilizados en la PCB. La importancia del revestimiento de cobre radica en reducir la impedancia de tierra, mejorar la capacidad antiinterferencia, reducir la caída de voltaje en las líneas de energía, mejorar la eficiencia energética y conectarse a tierra para minimizar el área del bucle.
El revestimiento de cobre de PCB se refiere al área de la capa de PCB llena de cobre. Esta capa puede estar en la parte superior, inferior o en cualquier capa interna de la pila de PCB, y el revestimiento de cobre de la PCB se puede usar para conectar a tierra, hacer referencia o aislar componentes o circuitos específicos del resto de la capa. Una vez completados el diseño y el enrutamiento, a menudo quedan muchas áreas vacías en la superficie de nuestra PCB. Usamos GND o alguna red eléctrica para cubrir estas áreas con una capa de cobre sólido.
En los circuitos digitales, hay una gran cantidad de corriente de pulso agudo, por lo que es más necesario reducir la impedancia de tierra. En general, se cree que para circuitos compuestos enteramente por dispositivos digitales, se debe adoptar una conexión a tierra de gran superficie. Sin embargo, para algunos circuitos analógicos, el bucle de tierra formado por el revestimiento de cobre puede causar interferencias de acoplamiento electromagnético, lo que no vale la pena.
Ventajas del revestimiento de cobre de PCB:
- Compatibilidad electromagnética (EMC): grandes áreas de revestimiento de cobre en tierra o energía pueden proteger la interferencia electromagnética, mejorar la capacidad antiinterferencia del circuito y cumplir con los requisitos de EMC.
- Requisitos de fabricación de PCB: el revestimiento de cobre ayuda a garantizar la uniformidad del galvanoplastia, reduce la deformación de la placa durante la laminación y mejora la calidad de fabricación de los PCB.
- Integridad de la señal: proporciona una ruta de retorno completa para señales digitales de alta frecuencia, reduce el cableado de red de corriente continua y mejora la estabilidad y confiabilidad de la transmisión de señales.
- Disipación de calor: un revestimiento de cobre adecuado puede mejorar el rendimiento de disipación de calor de los PCB, reducir las temperaturas de funcionamiento de los componentes y aumentar la confiabilidad y la vida útil del sistema.
Desventajas:
1. Rápida disipación del calor, soldadura difícil: la cobertura total de las clavijas de los componentes con un revestimiento de cobre puede provocar una rápida disipación del calor, lo que dificulta la desoldadura y el retrabajo. El cobre tiene una alta conductividad térmica, lo que provoca una rápida disipación del calor durante la soldadura, lo que afecta el proceso de soldadura. Por lo tanto, el diseño debe minimizar la disipación de calor mediante el uso de “almohadillas de soldadura en forma de cruz” para facilitar la soldadura.
2. Debilidad e interferencia de la señal: El revestimiento de cobre alrededor de la sección de la antena puede provocar interferencias y debilitamiento de la señal, lo que afecta la adquisición de la señal. La impedancia del revestimiento de cobre también puede afectar el rendimiento de los circuitos de amplificación, por lo que generalmente se evita el revestimiento de cobre en estas áreas.
3 Complejidad del procesamiento: el revestimiento de cobre requiere considerar el impacto de cada área de revestimiento durante el proceso de diseño. Un diseño inadecuado puede aumentar la complejidad del procesamiento, como la necesidad de conexiones cruzadas para evitar problemas de disipación de calor. Sin embargo, este aspecto es mínimo y puede ignorarse ya que los procesos modernos están maduros y los fabricantes de PCB no aumentarán los costos debido a esto.
Revestimiento de cobre de área grande (revestimiento de cobre sólido) y revestimiento de cobre de rejilla:
El revestimiento de cobre generalmente viene en dos formas básicas: revestimiento de cobre sólido y revestimiento de cobre en rejilla.
- Revestimiento de cobre de gran superficie:
Tiene el doble propósito de aumentar la corriente y el blindaje. Sin embargo, durante la soldadura por ola, la placa puede deformarse o incluso burbujear. En tales casos, es común crear varias ranuras para reducir las burbujas de aire en la lámina de cobre.
- Cobrizado de malla:
Sirve principalmente como función de blindaje. Debido a que el área de la sección transversal de la lámina de cobre se reduce, su capacidad de carga de corriente es relativamente más débil en comparación con el revestimiento de cobre sólido.
Al elegir el método de revestimiento de cobre de PCB, tanto el revestimiento de cobre de malla como el revestimiento de cobre sólido tienen sus ventajas y desventajas, según los requisitos de diseño y los escenarios de aplicación. Aquí hay una comparación entre ellos:
- Cobrizado de malla:
- La estructura de malla puede aumentar la complejidad de la fabricación de PCB, requiriendo especialmente más atención en el diseño y el procesamiento. Sin embargo, siempre que la red no sea demasiado pequeña y no se agregue excesivo cobre fragmentado, el impacto es mínimo.
- Para algunas señales de alta frecuencia y alta velocidad, el revestimiento de malla de cobre puede aumentar la pérdida de transmisión de la señal, lo que genera problemas de integridad de la señal. Si el revestimiento de cobre sirve como plano de referencia para el enrutamiento de PCB, es mejor evitar el uso de revestimiento de cobre de malla y optar por un revestimiento de cobre de plano completo para lograr un plano de referencia completo.
- Puede reducir el peso de la PCB, especialmente en PCB grandes, lo que contribuye a la reducción del peso general. Generalmente el impacto es mínimo.
- Es más flexible para lidiar con la expansión térmica y la tensión mecánica, lo que reduce el impacto de la deformación de la PCB bajo calor y tensión.
- En comparación con el revestimiento de cobre de malla, el revestimiento de cobre sólido aumenta el peso de la PCB porque utiliza más material de cobre.
- Proporciona máxima conductividad y conexiones a tierra, lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones que requieren alta conductividad.
- En algunos diseños de PCB de señales de alta frecuencia y alta velocidad, al proporcionar un plano de referencia completo, el revestimiento de cobre sólido ayuda a reducir la pérdida de transmisión de la señal y mejorar la integridad de la señal.
- En algunos escenarios, el revestimiento de cobre sólido puede proporcionar mejores efectos de blindaje, reduciendo la interferencia electromagnética.
Efectos de blindaje del revestimiento de cobre de gran superficie (revestimiento de cobre sólido) y del revestimiento de cobre de malla:
Tanto el revestimiento de cobre sólido como el revestimiento de cobre de malla tienen ciertos efectos de blindaje, pero cuál es mejor depende de los escenarios de aplicación específicos y los requisitos de diseño.
Efecto de blindaje del revestimiento de cobre sólido:
El revestimiento de cobre sólido proporciona más material de cobre, lo que puede ofrecer mejores efectos de blindaje, especialmente para interferencias electromagnéticas estáticas y de baja frecuencia.
El revestimiento de cobre sólido puede formar una capa de blindaje conductora completa, que cubre toda el área, bloqueando la entrada y propagación de ondas electromagnéticas externas, reduciendo así la interferencia.
El revestimiento de cobre sólido puede encerrar y proteger mejor los circuitos internos, reduciendo el impacto de la radiación electromagnética en el entorno circundante y otros circuitos.
Efecto de blindaje del revestimiento de cobre de malla:
Aunque el revestimiento de malla de cobre proporciona algunos efectos de protección, su efecto de protección puede ser ligeramente inferior al del revestimiento de cobre sólido.
El revestimiento de malla de cobre generalmente deja espacios, lo que permite que las ondas electromagnéticas penetren o pasen parcialmente, por lo que su efecto de protección en señales de alta frecuencia o alta velocidad puede ser relativamente pobre.
Sin embargo, si bien proporciona un cierto grado de efecto de protección, el revestimiento de malla de cobre reduce el uso y el peso de los materiales de cobre.
Respecto al efecto de disipación de calor del revestimiento de cobre sólido y el revestimiento de cobre de malla:
Muchas afirmaciones en línea son infundadas. En primer lugar, sabemos que la principal fuente de calor en la placa de circuito es el circuito integrado, que puede disipar el calor a través de la PCB. Luego, la PCB se conecta a la plataforma de soldadura, disipando el calor del circuito integrado. Por lo tanto, cuanto mayor sea el área de la lámina de cobre, mejor será la disipación del calor.
En términos de disipación de calor, el revestimiento de cobre sólido suele superar al revestimiento de cobre de malla. Aquí hay una comparación entre los dos:
Efecto de disipación de calor del revestimiento de cobre sólido:
El revestimiento de cobre sólido proporciona más material de cobre, lo que permite una mejor conducción del calor, lo que resulta en un rendimiento de disipación de calor generalmente superior.
El revestimiento de cobre sólido forma una ruta continua de conducción del calor, lo que facilita la distribución uniforme del calor en toda el área recubierta de cobre, lo que reduce eficazmente la temperatura de funcionamiento de los componentes.
Efecto de disipación de calor del revestimiento de cobre de malla:
Si bien el revestimiento de malla de cobre también puede contribuir a la disipación de calor hasta cierto punto, su efecto de disipación de calor puede ser ligeramente inferior en comparación con el revestimiento de cobre sólido.
El revestimiento de malla de cobre puede verse afectado por espacios en la disipación de calor, y la ruta de conducción del calor puede no ser tan continua como la del revestimiento de cobre sólido, lo que resulta en una disipación de calor relativamente peor.
En general, si la disipación de calor es un factor crítico en el diseño y se requiere un rendimiento superior de disipación de calor en la PCB, el revestimiento de cobre sólido suele ser la mejor opción. Sin embargo, en aplicaciones donde los requisitos de disipación de calor no son particularmente estrictos o en casos donde se necesita un diseño liviano, el revestimiento de malla de cobre también puede ser una opción viable. Puede proporcionar disipación de calor hasta cierto punto y reducir el peso de la PCB.