Nel Progettazione PCB processo, il rivestimento in rame è un aspetto importante e vari software di progettazione PCB forniscono funzionalità di rivestimento in rame intelligente, che copre gli spazi inutilizzati sul PCB con rame. L'importanza del rivestimento in rame risiede nella riduzione dell'impedenza di terra, nel miglioramento della capacità anti-interferenza, nella riduzione della caduta di tensione nelle tracce di alimentazione, nel miglioramento dell'efficienza energetica e nel collegamento a terra per ridurre al minimo l'area del circuito.
Il rivestimento in rame del PCB si riferisce all'area dello strato del PCB riempita di rame. Questo strato può trovarsi sullo strato superiore, inferiore o su qualsiasi strato interno dello stack PCB e il rivestimento in rame del PCB può essere utilizzato per la messa a terra, il riferimento o l'isolamento di componenti o circuiti specifici dal resto dello strato. Una volta completati il layout e l'instradamento, spesso rimangono molte aree libere sulla superficie del nostro PCB. Usiamo GND o qualche rete elettrica per coprire queste aree con un solido strato di rame.
Nei circuiti digitali è presente una grande quantità di corrente pulsata, quindi è più necessaria la riduzione dell'impedenza di terra. In genere si ritiene che per i circuiti composti interamente da dispositivi digitali sia opportuno adottare una messa a terra di ampia area. Tuttavia, per alcuni circuiti analogici, il circuito di terra formato dal rivestimento in rame può causare interferenze di accoppiamento elettromagnetico, che non valgono il guadagno.
Vantaggi della placcatura in rame PCB:
- Compatibilità elettromagnetica (EMC): ampie aree di placcatura in rame a terra o all'alimentazione possono schermare le interferenze elettromagnetiche, migliorare la capacità anti-interferenza del circuito e soddisfare i requisiti EMC.
- Requisiti di produzione dei PCB: la placcatura in rame aiuta a garantire l'uniformità della galvanica, riduce la deformazione della scheda durante la laminazione e migliora la qualità di produzione dei PCB.
- Integrità del segnale: fornisce un percorso di ritorno completo per segnali digitali ad alta frequenza, riduce il cablaggio di rete a corrente continua e migliora la stabilità e l'affidabilità della trasmissione del segnale.
- Dissipazione del calore: una corretta placcatura in rame può migliorare le prestazioni di dissipazione del calore dei PCB, ridurre le temperature operative dei componenti e aumentare l'affidabilità e la durata del sistema.
svantaggi:
1. Dissipazione rapida del calore, saldatura difficile: la copertura completa dei pin dei componenti con placcatura in rame può portare a una rapida dissipazione del calore, rendendo difficile la dissaldatura e la rilavorazione. Il rame ha un'elevata conduttività termica, causando una rapida dissipazione del calore durante la saldatura, influenzando il processo di saldatura. Pertanto, il progetto dovrebbe ridurre al minimo la dissipazione del calore utilizzando “piazzole di saldatura a forma di croce” per facilitare la saldatura.
2. Debolezza e interferenze del segnale: la placcatura in rame attorno alla sezione dell'antenna può provocare un indebolimento e un'interferenza del segnale, influenzando l'acquisizione del segnale. L'impedenza della placcatura in rame può anche influire sulle prestazioni dei circuiti di amplificazione, pertanto in queste aree la placcatura in rame viene generalmente evitata.
3 Complessità di lavorazione: la placcatura in rame richiede la considerazione dell'impatto di ciascuna area di placcatura durante il processo di progettazione. Una progettazione impropria può aumentare la complessità dell'elaborazione, come la necessità di connessioni incrociate per evitare problemi di dissipazione del calore. Tuttavia, questo aspetto è minimo e può essere ignorato poiché i processi moderni sono maturi e i produttori di PCB non aumenteranno i costi a causa di ciò.
Placcatura in rame su vasta area (placcatura in rame massiccio) e placcatura in rame a griglia:
La placcatura in rame è generalmente disponibile in due forme base: placcatura in rame solido e placcatura in rame a griglia
- Placcatura in rame su vasta area:
Ha il duplice scopo di aumentare la corrente e la schermatura. Tuttavia, durante la saldatura a onda, la scheda potrebbe deformarsi o addirittura formare bolle. In questi casi, è normale creare diverse fessure per ridurre le bolle d'aria nella lamina di rame.
- Placcatura in rame a rete:
Serve principalmente come funzione schermante. Poiché l'area della sezione trasversale del foglio di rame è ridotta, la sua capacità di trasporto di corrente è relativamente più debole rispetto alla placcatura in rame solido.
Quando si sceglie il metodo di placcatura in rame PCB, sia la placcatura in rame a rete che la placcatura in rame solido presentano vantaggi e svantaggi, a seconda dei requisiti di progettazione e degli scenari applicativi. Ecco un confronto tra loro:
- Placcatura in rame a rete:
- La struttura a rete può aumentare la complessità della produzione di PCB, richiedendo in particolare maggiore attenzione nella progettazione e nella lavorazione. Tuttavia, finché la rete non è troppo piccola e non viene aggiunto rame frammentato in eccesso, l’impatto è minimo.
- Per alcuni segnali ad alta frequenza e ad alta velocità, la placcatura in rame può aumentare la perdita di trasmissione del segnale, portando a problemi di integrità del segnale. Se la placcatura in rame funge da piano di riferimento per l'instradamento del PCB, è meglio evitare l'uso della placcatura in rame a rete e optare per una placcatura in rame del piano completo per ottenere un piano di riferimento completo.
- Può ridurre il peso del PCB, soprattutto nei PCB di grandi dimensioni, contribuendo alla riduzione del peso complessivo. In generale, l’impatto è minimo.
- È più flessibile nel gestire l'espansione termica e lo stress meccanico, riducendo l'impatto della deformazione del PCB in condizioni di calore e stress.
- Rispetto alla placcatura in rame a rete, la placcatura in rame solido aumenta il peso del PCB perché utilizza più materiale di rame.
- Fornisce la massima conduttività e collegamenti di messa a terra, rendendolo la scelta ideale per applicazioni che richiedono elevata conduttività.
- In alcuni progetti PCB di segnali ad alta frequenza e alta velocità, fornendo un piano di riferimento completo, la solida placcatura in rame aiuta a ridurre la perdita di trasmissione del segnale e a migliorare l'integrità del segnale.
- In alcuni scenari, la placcatura in rame solido può fornire migliori effetti di schermatura, riducendo le interferenze elettromagnetiche.
Effetti di schermatura della placcatura in rame su vasta area (placcatura in rame massiccio) e della placcatura in rame a rete:
Sia la placcatura in rame solido che la placcatura in rame a rete hanno determinati effetti di schermatura, ma quale sia la migliore dipende dagli scenari applicativi specifici e dai requisiti di progettazione.
Effetto schermante della placcatura in rame massiccio:
La placcatura in rame massiccio fornisce più materiale di rame, che può offrire migliori effetti di schermatura, soprattutto per le interferenze elettromagnetiche statiche e a bassa frequenza.
La placcatura in rame solido può formare uno strato schermante conduttivo completo, coprendo l'intera area, bloccando l'ingresso e la propagazione delle onde elettromagnetiche esterne, riducendo così le interferenze.
La solida placcatura in rame può racchiudere e schermare meglio i circuiti interni, riducendo l'impatto delle radiazioni elettromagnetiche sull'ambiente circostante e su altri circuiti.
Effetto schermante della placcatura in rame a rete:
Sebbene la placcatura in rame a rete fornisca alcuni effetti di schermatura, il suo effetto schermante potrebbe essere leggermente inferiore alla placcatura in rame solido.
La placcatura in rame a rete di solito lascia degli spazi vuoti, consentendo alle onde elettromagnetiche di penetrare o passare parzialmente, quindi il suo effetto di schermatura sui segnali ad alta frequenza o ad alta velocità può essere relativamente scarso.
Tuttavia, pur fornendo un certo grado di effetto schermante, la placcatura in rame a rete riduce l'uso e il peso dei materiali in rame.
Per quanto riguarda l'effetto di dissipazione del calore della placcatura in rame massiccio e della placcatura in rame a rete:
Molte affermazioni online sono infondate. Innanzitutto sappiamo che la principale fonte di calore sul circuito stampato è il circuito integrato, che può dissipare il calore attraverso il PCB. Quindi, il PCB si collega al pad di saldatura, dissipando il calore dal circuito integrato. Pertanto, maggiore è l'area della lamina di rame, migliore è la dissipazione del calore.
In termini di dissipazione del calore, la placcatura in rame solido in genere supera la placcatura in rame a rete. Ecco un confronto tra i due:
Effetto di dissipazione del calore della placcatura in rame massiccio:
La placcatura in rame massiccio fornisce più materiale di rame, che consente una migliore conduzione del calore, con conseguenti prestazioni di dissipazione del calore generalmente superiori.
La solida placcatura in rame forma un percorso continuo di conduzione del calore, facilitando la distribuzione uniforme del calore in tutta l'area placcata in rame, riducendo efficacemente la temperatura operativa dei componenti.
Effetto di dissipazione del calore della placcatura in rame a rete:
Sebbene la placcatura in rame a rete possa anche contribuire in una certa misura alla dissipazione del calore, il suo effetto di dissipazione del calore potrebbe essere leggermente inferiore rispetto alla placcatura in rame solido.
La placcatura in rame a rete può essere influenzata da lacune nella dissipazione del calore e il percorso di conduzione del calore potrebbe non essere continuo come quello della placcatura in rame solido, con conseguente dissipazione del calore relativamente inferiore.
Nel complesso, se la dissipazione del calore è un fattore critico nella progettazione e sono necessarie prestazioni di dissipazione del calore superiori sul PCB, la placcatura in rame solido è spesso la scelta migliore. Tuttavia, nelle applicazioni in cui i requisiti di dissipazione del calore non sono particolarmente rigidi o nei casi in cui è necessario un design leggero, anche la placcatura in rame a rete può essere un'opzione praticabile. Può fornire una certa dissipazione del calore e ridurre il peso del PCB.