No Design PCB processo, o revestimento de cobre é um aspecto importante, e vários softwares de design de PCB fornecem funcionalidade inteligente de revestimento de cobre, que cobre espaços não utilizados no PCB com cobre. A importância do revestimento de cobre reside na redução da impedância do terra, no aumento da capacidade anti-interferência, na redução da queda de tensão nos traços de energia, na melhoria da eficiência energética e na conexão ao terra para minimizar a área do loop.
O revestimento de cobre do PCB refere-se à área da camada do PCB preenchida com cobre. Esta camada pode estar na parte superior, inferior ou em qualquer camada interna da pilha de PCB, e o revestimento de cobre da PCB pode ser usado para aterramento, referência ou isolamento de componentes ou circuitos específicos do resto da camada. Após a conclusão do layout e do roteamento, geralmente há muitas áreas vazias na superfície de nosso PCB. Usamos GND ou alguma rede de energia para cobrir essas áreas com uma camada sólida de cobre.
Em circuitos digitais, há uma grande quantidade de corrente de pulso acentuada, portanto, é mais necessário reduzir a impedância de aterramento. Geralmente acredita-se que para circuitos compostos inteiramente por dispositivos digitais, o aterramento de grandes áreas deve ser adotado. Porém, para alguns circuitos analógicos, o circuito de aterramento formado pelo revestimento de cobre pode causar interferência no acoplamento eletromagnético, o que não compensa o ganho.
Vantagens do revestimento de cobre PCB:
- Compatibilidade eletromagnética (EMC): Grandes áreas de revestimento de cobre no solo ou na energia podem proteger a interferência eletromagnética, melhorar a capacidade anti-interferência do circuito e atender aos requisitos de EMC.
- Requisitos de fabricação de PCB: O revestimento de cobre ajuda a garantir a uniformidade da galvanoplastia, reduz a deformação da placa durante a laminação e melhora a qualidade de fabricação dos PCBs.
- Integridade do sinal: Fornece um caminho de retorno completo para sinais digitais de alta frequência, reduz a fiação da rede de corrente contínua e aumenta a estabilidade e a confiabilidade da transmissão do sinal.
- Dissipação de calor: O revestimento de cobre adequado pode melhorar o desempenho de dissipação de calor dos PCBs, reduzir as temperaturas operacionais dos componentes e aumentar a confiabilidade e a vida útil do sistema.
Desvantagens:
1. Rápida dissipação de calor, soldagem difícil: A cobertura total dos pinos dos componentes com revestimento de cobre pode levar à rápida dissipação de calor, dificultando a dessoldagem e o retrabalho. O cobre possui alta condutividade térmica, causando rápida dissipação de calor durante a soldagem, afetando o processo de soldagem. Portanto, o projeto deve minimizar a dissipação de calor usando “almofadas de solda em forma de cruz” para facilitar a soldagem.
2. Fraqueza e interferência do sinal: O revestimento de cobre ao redor da seção da antena pode resultar em enfraquecimento e interferência do sinal, afetando a aquisição do sinal. A impedância do revestimento de cobre também pode afetar o desempenho dos circuitos de amplificação; portanto, o revestimento de cobre é geralmente evitado nessas áreas.
3 Complexidade de processamento: O revestimento de cobre requer consideração do impacto de cada área de revestimento durante o processo de projeto. O design inadequado pode aumentar a complexidade do processamento, como a necessidade de conexões cruzadas para evitar problemas de dissipação de calor. Porém, esse aspecto é mínimo e pode ser desconsiderado à medida que os processos modernos estão maduros e os fabricantes de PCBs não aumentarão os custos por conta disso.
Revestimento de cobre de grande área (revestimento de cobre sólido) e revestimento de cobre em grade:
O revestimento de cobre geralmente vem em duas formas básicas: revestimento de cobre sólido e revestimento de cobre em grade.
- Chapeamento de cobre de grande área:
Ele serve a um duplo propósito de aumentar a corrente e a blindagem. No entanto, durante a soldagem por onda, pode causar empenamento ou até mesmo formação de bolhas na placa. Nesses casos, é comum criar diversas ranhuras para reduzir as bolhas de ar na folha de cobre.
- Chapeamento de cobre de malha:
Serve principalmente como uma função de blindagem. Como a área da seção transversal da folha de cobre é reduzida, sua capacidade de transporte de corrente é relativamente mais fraca em comparação com o revestimento de cobre sólido.
Ao escolher o método de revestimento de cobre PCB, tanto o revestimento de cobre em malha quanto o revestimento de cobre sólido têm suas vantagens e desvantagens, dependendo dos requisitos de projeto e dos cenários de aplicação. Aqui está uma comparação entre eles:
- Chapeamento de cobre de malha:
- A estrutura de malha pode aumentar a complexidade da fabricação de PCB, exigindo especialmente mais atenção no design e processamento. No entanto, desde que a rede não seja muito pequena e não seja adicionado cobre fragmentado em excesso, o impacto é mínimo.
- Para alguns sinais de alta frequência e alta velocidade, o revestimento de malha de cobre pode aumentar a perda de transmissão do sinal, levando a problemas de integridade do sinal. Se o revestimento de cobre servir como plano de referência para roteamento de PCB, é melhor evitar o uso de revestimento de malha de cobre e optar pelo revestimento de cobre plano completo para obter um plano de referência completo.
- Pode reduzir o peso do PCB, especialmente em PCBs grandes, contribuindo para a redução geral do peso. Geralmente, o impacto é mínimo.
- É mais flexível para lidar com expansão térmica e estresse mecânico, reduzindo o impacto da deformação do PCB sob calor e estresse.
- Comparado ao revestimento de cobre em malha, o revestimento de cobre sólido aumenta o peso do PCB porque usa mais material de cobre.
- Ele fornece máxima condutividade e conexões de aterramento, tornando-o a escolha ideal para aplicações que exigem alta condutividade.
- Em alguns projetos de PCB de sinal de alta frequência e alta velocidade, fornecendo um plano de referência completo, o revestimento de cobre sólido ajuda a reduzir a perda de transmissão do sinal e a melhorar a integridade do sinal.
- Em alguns cenários, o revestimento de cobre sólido pode proporcionar melhores efeitos de blindagem, reduzindo a interferência eletromagnética.
Efeitos de blindagem do revestimento de cobre de grandes áreas (revestimento de cobre sólido) e revestimento de cobre em malha:
Tanto o revestimento de cobre sólido quanto o revestimento de malha de cobre têm certos efeitos de blindagem, mas qual deles é melhor depende de cenários de aplicação específicos e requisitos de projeto.
Efeito de blindagem do revestimento de cobre sólido:
O revestimento de cobre sólido fornece mais material de cobre, o que pode oferecer melhores efeitos de blindagem, especialmente para interferência eletromagnética estática e de baixa frequência.
O revestimento de cobre sólido pode formar uma camada de blindagem condutora completa, cobrindo toda a área, bloqueando a entrada e propagação de ondas eletromagnéticas externas, reduzindo assim a interferência.
O revestimento de cobre sólido pode envolver e proteger melhor os circuitos internos, reduzindo o impacto da radiação eletromagnética no ambiente circundante e em outros circuitos.
Efeito de blindagem do revestimento de cobre de malha:
Embora o revestimento de cobre em malha forneça alguns efeitos de blindagem, seu efeito de blindagem pode ser ligeiramente inferior ao revestimento de cobre sólido.
O revestimento de malha de cobre geralmente deixa lacunas, permitindo que as ondas eletromagnéticas penetrem ou passem parcialmente, de modo que seu efeito de proteção em sinais de alta frequência ou alta velocidade pode ser relativamente fraco.
No entanto, ao mesmo tempo que proporciona um certo grau de efeito de blindagem, o revestimento de malha de cobre reduz o uso e o peso dos materiais de cobre.
Em relação ao efeito de dissipação de calor do revestimento de cobre sólido e do revestimento de cobre em malha:
Muitas reivindicações online são infundadas. Primeiramente, sabemos que a principal fonte de calor da placa de circuito é o circuito integrado, que pode dissipar o calor através da placa de circuito impresso. Em seguida, a PCB se conecta à placa de solda, dissipando o calor do circuito integrado. Portanto, quanto maior for a área da folha de cobre, melhor será a dissipação de calor.
Em termos de dissipação de calor, o revestimento de cobre sólido normalmente supera o revestimento de cobre em malha. Aqui está uma comparação entre os dois:
Efeito de dissipação de calor do revestimento de cobre sólido:
O revestimento de cobre sólido fornece mais material de cobre, o que permite melhor condução de calor, resultando em desempenho de dissipação de calor geralmente superior.
O revestimento de cobre sólido forma um caminho contínuo de condução de calor, facilitando a distribuição uniforme do calor por toda a área revestida de cobre, reduzindo efetivamente a temperatura operacional dos componentes.
Efeito de dissipação de calor do revestimento de cobre de malha:
Embora o revestimento de cobre em malha também possa contribuir para a dissipação de calor até certo ponto, seu efeito de dissipação de calor pode ser ligeiramente inferior em comparação ao revestimento de cobre sólido.
O revestimento de malha de cobre pode ser afetado por lacunas na dissipação de calor, e o caminho de condução de calor pode não ser tão contínuo quanto o do revestimento de cobre sólido, resultando em uma dissipação de calor relativamente pior.
No geral, se a dissipação de calor for um fator crítico no projeto e for necessário um desempenho superior de dissipação de calor na PCB, o revestimento de cobre sólido costuma ser a melhor escolha. No entanto, em aplicações onde os requisitos de dissipação de calor não são particularmente rigorosos ou em casos onde é necessário um design leve, o revestimento de malha de cobre também pode ser uma opção viável. Ele pode fornecer dissipação de calor até certo ponto e reduzir o peso do PCB.