Dans le Conception de PCB processus, le revêtement en cuivre est un aspect important, et divers logiciels de conception de PCB offrent une fonctionnalité de revêtement en cuivre intelligente, qui couvre les espaces inutilisés sur le PCB avec du cuivre. L'importance du revêtement en cuivre réside dans la réduction de l'impédance de la terre, l'amélioration de la capacité anti-interférence, la réduction des chutes de tension dans les traces de puissance, l'amélioration de l'efficacité énergétique et la connexion à la terre pour minimiser la zone de boucle.
Le revêtement en cuivre du PCB fait référence à la zone de la couche du PCB remplie de cuivre. Cette couche peut se trouver sur la couche supérieure, inférieure ou sur toute couche interne de la pile de PCB, et le revêtement en cuivre du PCB peut être utilisé pour la mise à la terre, la référence ou l'isolement de composants ou de circuits spécifiques du reste de la couche. Une fois la disposition et le routage terminés, il reste souvent de nombreuses zones vacantes à la surface de notre PCB. Nous utilisons GND ou un réseau électrique pour couvrir ces zones avec une couche de cuivre solide.
Dans les circuits numériques, il existe une grande quantité de courant d'impulsion aigu, il est donc plus nécessaire de réduire l'impédance de terre. Il est généralement admis que pour les circuits entièrement composés d’appareils numériques, une mise à la terre sur une grande surface devrait être adoptée. Cependant, pour certains circuits analogiques, la boucle de masse formée par le revêtement en cuivre peut provoquer des interférences de couplage électromagnétique, qui ne valent pas le gain.
Avantages du cuivrage des PCB :
- Compatibilité électromagnétique (CEM) : de grandes zones de placage de cuivre au sol ou sur l'alimentation peuvent protéger les interférences électromagnétiques, améliorer la capacité anti-interférence du circuit et répondre aux exigences CEM.
- Exigences de fabrication des PCB : le placage en cuivre contribue à garantir l'uniformité de la galvanoplastie, réduit la déformation de la carte lors du laminage et améliore la qualité de fabrication des PCB.
- Intégrité du signal : fournit un chemin de retour complet pour les signaux numériques haute fréquence, réduit le câblage réseau en courant continu et améliore la stabilité et la fiabilité de la transmission du signal.
- Dissipation thermique : un placage de cuivre approprié peut améliorer les performances de dissipation thermique des PCB, réduire les températures de fonctionnement des composants et augmenter la fiabilité et la durée de vie du système.
Désavantages:
1. Dissipation thermique rapide, soudure difficile : une couverture complète des broches des composants avec un placage en cuivre peut conduire à une dissipation rapide de la chaleur, rendant le dessoudage et la reprise difficiles. Le cuivre a une conductivité thermique élevée, provoquant une dissipation rapide de la chaleur pendant le soudage, affectant ainsi le processus de soudage. Par conséquent, la conception doit minimiser la dissipation de chaleur en utilisant des « pastilles de soudure en forme de croix » pour faciliter le soudage.
2. Faiblesse du signal et interférences : le placage en cuivre autour de la section de l'antenne peut entraîner un affaiblissement du signal et des interférences, affectant ainsi l'acquisition du signal. L'impédance du cuivrage peut également avoir un impact sur les performances des circuits d'amplification, c'est pourquoi le cuivrage est généralement évité dans ces domaines.
3 Complexité du traitement : Le cuivrage nécessite de prendre en compte l'impact de chaque zone de placage pendant le processus de conception. Une conception inappropriée peut augmenter la complexité du traitement, comme la nécessité de connexions croisées pour éviter les problèmes de dissipation thermique. Cependant, cet aspect est minime et peut être ignoré car les processus modernes sont matures et les fabricants de PCB n'augmenteront pas leurs coûts pour cette raison.
Placage de cuivre sur une grande surface (placage de cuivre massif) et placage de cuivre en grille :
Le cuivrage se présente généralement sous deux formes de base : le cuivrage massif et le cuivrage en grille.
- Placage de cuivre sur une grande surface :
Il remplit un double objectif d’augmentation du courant et du blindage. Cependant, lors du soudage à la vague, cela peut provoquer une déformation de la carte, voire des bulles. Dans de tels cas, il est courant de créer plusieurs fentes pour réduire les bulles d'air dans la feuille de cuivre.
- Placage de cuivre en maille :
Il sert principalement de fonction de blindage. Étant donné que la section transversale de la feuille de cuivre est réduite, sa capacité de transport de courant est relativement plus faible par rapport au placage en cuivre massif.
Lors du choix de la méthode de cuivrage des PCB, le cuivrage maillé et le cuivrage massif ont leurs avantages et leurs inconvénients, en fonction des exigences de conception et des scénarios d'application. Voici une comparaison entre eux :
- Placage de cuivre en maille :
- La structure maillée peut augmenter la complexité de la fabrication des PCB, nécessitant notamment plus d'attention dans la conception et le traitement. Cependant, tant que la grille n’est pas trop petite et qu’un excès de cuivre fragmenté n’est pas ajouté, l’impact est minime.
- Pour certains signaux haute fréquence et haute vitesse, le placage en cuivre maillé peut augmenter la perte de transmission du signal, entraînant des problèmes d'intégrité du signal. Si le cuivrage sert de plan de référence pour le routage des PCB, il est préférable d'éviter d'utiliser le cuivrage maillé et d'opter pour un cuivrage plan complet pour obtenir un plan de référence complet.
- Il peut réduire le poids du PCB, en particulier dans le cas des gros PCB, contribuant ainsi à la réduction globale du poids. Généralement, l’impact est minime.
- Il est plus flexible dans la gestion de la dilatation thermique et des contraintes mécaniques, réduisant ainsi l'impact de la déformation des PCB sous la chaleur et les contraintes.
- Comparé au placage en cuivre maillé, le placage en cuivre massif augmente le poids du PCB car il utilise plus de cuivre.
- Il offre une conductivité maximale et des connexions de mise à la terre, ce qui en fait un choix idéal pour les applications nécessitant une conductivité élevée.
- Dans certaines conceptions de circuits imprimés de signaux haute fréquence et haute vitesse, fournissant un plan de référence complet, le placage en cuivre massif aide à réduire la perte de transmission du signal et à améliorer l'intégrité du signal.
- Dans certains scénarios, le placage en cuivre massif peut fournir de meilleurs effets de blindage, réduisant ainsi les interférences électromagnétiques.
Effets de protection du placage de cuivre sur une grande surface (placage de cuivre massif) et du placage de cuivre en maille :
Le placage en cuivre massif et le placage en cuivre maillé ont tous deux certains effets de blindage, mais celui qui est le meilleur dépend des scénarios d'application spécifiques et des exigences de conception.
Effet de protection du placage en cuivre massif :
Le placage en cuivre massif fournit davantage de cuivre, ce qui peut offrir de meilleurs effets de blindage, en particulier contre les interférences électromagnétiques statiques et à basse fréquence.
Le placage en cuivre solide peut former une couche de blindage conductrice complète, couvrant toute la zone, bloquant l'entrée et la propagation des ondes électromagnétiques externes, réduisant ainsi les interférences.
Le placage en cuivre solide peut mieux enfermer et protéger les circuits internes, réduisant ainsi l'impact du rayonnement électromagnétique sur l'environnement et les autres circuits.
Effet de protection du placage de cuivre en maille :
Bien que le placage en cuivre maillé fournisse certains effets de blindage, son effet de blindage peut être légèrement inférieur au placage en cuivre massif.
Le placage en cuivre maillé laisse généralement des espaces, permettant aux ondes électromagnétiques de pénétrer ou de passer partiellement à travers, de sorte que son effet de blindage sur les signaux haute fréquence ou haute vitesse peut être relativement faible.
Cependant, tout en offrant un certain degré d’effet de blindage, le placage en cuivre à mailles réduit l’utilisation et le poids des matériaux en cuivre.
Concernant l'effet de dissipation thermique du placage en cuivre massif et du placage en cuivre maillé :
De nombreuses réclamations en ligne sont infondées. Premièrement, nous savons que la principale source de chaleur sur le circuit imprimé est le circuit intégré, qui peut dissiper la chaleur à travers le PCB. Ensuite, le PCB se connecte au plot de soudure, dissipant ainsi la chaleur du circuit intégré. Par conséquent, plus la surface de la feuille de cuivre est grande, meilleure est la dissipation thermique.
En termes de dissipation thermique, le placage en cuivre massif surpasse généralement le placage en cuivre maillé. Voici une comparaison entre les deux :
Effet de dissipation thermique du placage en cuivre massif :
Le placage en cuivre massif fournit plus de cuivre, ce qui permet une meilleure conduction thermique, ce qui entraîne des performances de dissipation thermique généralement supérieures.
Le placage en cuivre solide forme un chemin de conduction thermique continu, facilitant la répartition uniforme de la chaleur sur toute la zone cuivrée, réduisant ainsi efficacement la température de fonctionnement des composants.
Effet de dissipation thermique du placage de cuivre en maille :
Bien que le placage en cuivre maillé puisse également contribuer dans une certaine mesure à la dissipation thermique, son effet de dissipation thermique peut être légèrement inférieur à celui du placage en cuivre massif.
Le placage en cuivre maillé peut être affecté par des lacunes dans la dissipation thermique, et le chemin de conduction thermique peut ne pas être aussi continu que celui du placage en cuivre massif, ce qui entraîne une dissipation thermique relativement moins bonne.
Dans l’ensemble, si la dissipation thermique est un facteur critique dans la conception et que des performances de dissipation thermique supérieures sont requises sur le PCB, le placage en cuivre massif est souvent le meilleur choix. Cependant, dans les applications où les exigences de dissipation thermique ne sont pas particulièrement strictes ou dans les cas où une conception légère est nécessaire, le placage en cuivre maillé peut également être une option viable. Il peut assurer une dissipation thermique dans une certaine mesure et réduire le poids du PCB.