В Дизайн печатной платы Процесс медной оболочки является важным аспектом, и различные программы для проектирования печатных плат обеспечивают интеллектуальную функцию медной оболочки, которая закрывает медью неиспользуемые места на печатной плате. Значение медной оболочки заключается в уменьшении импеданса заземления, повышении защиты от помех, снижении падения напряжения в цепях питания, повышении энергоэффективности и подключении к земле для минимизации площади контура.
Медная оболочка печатной платы — это область слоя печатной платы, заполненная медью. Этот слой может находиться сверху, снизу или на любом внутреннем слое стека печатной платы, а медная оболочка печатной платы может использоваться для заземления, опоры или изоляции определенных компонентов или схем от остальной части слоя. После завершения разводки и разводки на поверхности нашей печатной платы часто остается много свободных мест. Мы используем GND или другую силовую сеть, чтобы покрыть эти области сплошным медным слоем.
В цифровых схемах наблюдается большое количество резких импульсных токов, поэтому снижение сопротивления земли более необходимо. Обычно считается, что для цепей, полностью состоящих из цифровых устройств, следует использовать заземление большой площади. Однако в некоторых аналоговых схемах контур заземления, образованный медной оболочкой, может вызвать электромагнитные помехи, которые не стоят выигрыша.
Преимущества меднения печатных плат:
- Электромагнитная совместимость (ЭМС). Большие площади медного покрытия на земле или питании могут экранировать электромагнитные помехи, повышать помехоустойчивость схемы и соответствовать требованиям ЭМС.
- Требования к производству печатных плат: Меднение помогает обеспечить однородность гальванического покрытия, уменьшает деформацию платы при ламинировании и повышает качество изготовления печатных плат.
- Целостность сигнала: обеспечивает полный обратный путь для высокочастотных цифровых сигналов, сокращает количество проводов в сети постоянного тока и повышает стабильность и надежность передачи сигнала.
- Рассеяние тепла. Правильное медное покрытие может улучшить характеристики рассеивания тепла печатных плат, снизить рабочие температуры компонентов, а также повысить надежность и срок службы системы.
Минусы:
1. Быстрое рассеивание тепла, трудная пайка: полное покрытие контактов компонента медным покрытием может привести к быстрому рассеиванию тепла, что затрудняет распайку и доработку. Медь обладает высокой теплопроводностью, что приводит к быстрому отводу тепла во время пайки, влияя на процесс пайки. Поэтому конструкция должна минимизировать рассеяние тепла за счет использования «крестообразных площадок для пайки» для облегчения пайки.
2. Слабость сигнала и помехи. Медное покрытие вокруг секции антенны может привести к ослаблению сигнала и появлению помех, влияющих на прием сигнала. Импеданс медного покрытия также может влиять на работу цепей усиления, поэтому в этих областях обычно избегают медного покрытия.
3 Сложность обработки: меднение требует учета воздействия каждой области покрытия в процессе проектирования. Неправильная конструкция может увеличить сложность обработки, например, из-за необходимости перекрестных соединений во избежание проблем с рассеиванием тепла. Однако этот аспект минимален и им можно пренебречь, поскольку современные процессы отработаны, и производители печатных плат не будут увеличивать затраты из-за этого.
Меднение большой площади (сплошное меднение) и сетчатое меднение:
Меднение обычно бывает двух основных форм: сплошное меднение и решетчатое меднение.
- Медное покрытие большой площади:
Он служит двойной цели: увеличения тока и экранирования. Однако во время пайки волной пайки это может привести к короблению платы или даже к образованию пузырей. В таких случаях обычно делают несколько прорезей, чтобы уменьшить количество пузырьков воздуха в медной фольге.
- Сетка Медное покрытие:
В основном он выполняет защитную функцию. Поскольку площадь поперечного сечения медной фольги уменьшена, ее пропускная способность по току относительно меньше по сравнению с твердым медным покрытием.
При выборе метода меднения печатной платы как сетчатое меднение, так и сплошное меднение имеют свои преимущества и недостатки в зависимости от требований к проектированию и сценариев применения. Вот сравнение между ними:
- Сетка Медное покрытие:
- Сетчатая структура может увеличить сложность производства печатных плат, особенно требуя большего внимания при проектировании и обработке. Однако до тех пор, пока сетка не слишком мала и не добавлено чрезмерное количество фрагментированной меди, воздействие минимально.
- Для некоторых высокочастотных и высокоскоростных сигналов медная сетка может увеличить потери при передаче сигнала, что приведет к проблемам с целостностью сигнала. Если меднение служит опорной плоскостью для трассировки печатной платы, лучше избегать использования сетчатого меднения и выбирать меднение по всей плоскости, чтобы получить полную опорную плоскость.
- Это может уменьшить вес печатной платы, особенно больших печатных плат, способствуя общему снижению веса. Как правило, влияние минимально.
- Он более гибок в борьбе с тепловым расширением и механическим напряжением, уменьшая влияние деформации печатной платы под воздействием тепла и напряжения.
- По сравнению с сетчатым меднением, сплошное меднение увеличивает вес печатной платы, поскольку при этом используется больше медного материала.
- Он обеспечивает максимальную проводимость и заземляющие соединения, что делает его идеальным выбором для применений, требующих высокой проводимости.
- В некоторых конструкциях высокочастотных и высокоскоростных сигнальных печатных плат, обеспечивающих полную опорную плоскость, сплошное медное покрытие помогает снизить потери при передаче сигнала и улучшить целостность сигнала.
- В некоторых случаях сплошное медное покрытие может обеспечить лучший эффект экранирования, уменьшая электромагнитные помехи.
Экранирующие эффекты меднения большой площади (сплошное меднение) и сетчатого меднения:
Как сплошное медное покрытие, так и сетчатое медное покрытие обладают определенными экранирующими эффектами, но какой из них лучше, зависит от конкретных сценариев применения и требований к проектированию.
Экранирующий эффект твердого медного покрытия:
Твердое медное покрытие обеспечивает больше медного материала, что может обеспечить лучший эффект экранирования, особенно от низкочастотных и статических электромагнитных помех.
Твердое медное покрытие может образовывать полный проводящий экранирующий слой, покрывающий всю площадь, блокируя вход и распространение внешних электромагнитных волн, тем самым уменьшая помехи.
Твердое медное покрытие может лучше изолировать и экранировать внутренние цепи, уменьшая воздействие электромагнитного излучения на окружающую среду и другие цепи.
Экранирующий эффект сетчатого медного покрытия:
Хотя сетчатое медное покрытие обеспечивает некоторый экранирующий эффект, его экранирующий эффект может быть немного хуже, чем у сплошного медного покрытия.
Сетчатое медное покрытие обычно оставляет зазоры, позволяя электромагнитным волнам частично проникать или проходить сквозь него, поэтому его экранирующее действие на высокочастотные или высокоскоростные сигналы может быть относительно плохим.
Однако, обеспечивая определенную степень экранирующего эффекта, сетчатое меднение снижает использование и вес медных материалов.
Что касается эффекта рассеивания тепла при сплошном меднении и сетчатом меднении:
Многие онлайн-претензии необоснованны. Во-первых, мы знаем, что основным источником тепла на плате является интегральная схема, которая может рассеивать тепло через печатную плату. Затем печатная плата соединяется с контактной площадкой, отводя тепло от интегральной схемы. Следовательно, чем больше площадь медной фольги, тем лучше рассеивание тепла.
С точки зрения рассеивания тепла сплошное медное покрытие обычно превосходит сетчатое медное покрытие. Вот сравнение между ними:
Эффект рассеивания тепла от твердого медного покрытия:
Твердое медное покрытие обеспечивает больше меди, что обеспечивает лучшую теплопроводность, что приводит к более высоким показателям рассеивания тепла.
Твердое медное покрытие образует непрерывный путь теплопроводности, способствуя равномерному распределению тепла по всей площади медного покрытия, эффективно снижая рабочую температуру компонентов.
Эффект рассеивания тепла при использовании сетчатого медного покрытия:
Хотя сетчатое медное покрытие также может в некоторой степени способствовать рассеиванию тепла, его эффект рассеивания тепла может быть немного хуже по сравнению с сплошным медным покрытием.
На сетчатое медное покрытие могут влиять зазоры в рассеивании тепла, а путь теплопроводности может быть не таким непрерывным, как у сплошного медного покрытия, что приводит к относительно худшему рассеиванию тепла.
В целом, если рассеивание тепла является решающим фактором в конструкции и от печатной платы требуется превосходное рассеивание тепла, сплошное медное покрытие часто является лучшим выбором. Однако в тех случаях, когда требования к рассеиванию тепла не особенно строги или когда требуется легкая конструкция, медное покрытие из сетки также может быть жизнеспособным вариантом. Это может в некоторой степени обеспечить рассеивание тепла и уменьшить вес печатной платы.