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印刷电路板铜分布均匀的两种方法
印刷电路板铜分布均匀的两种方法
首先，它是什么，为什么我们要在 PCB 上均匀分布铜？查看材料堆叠，因为它在导体和电介质材料之间交替。目标是在您从中心线向外工作时构建铜配重的镜像。
除了指定交替的形状和布线层之外，“最环保”的 PC 板将涉及最少的蚀刻。很直观的是，去除更少的材料将需要更少的时间在溶剂罐中。时间就是金钱，因此应该有足够的理由让所有层都偏向铜填充。
除了在设备上更容易之外，铜偏置设计将有助于保持整个电路板的均匀厚度。虽然我们通常会从供应商那里获得 +/- 10% 的厚度公差，但在涉及实际 PCB 厚度时，我们通常需要更紧密的分布。
我们基本上必须允许 10% 的厚度公差，同时旨在通过提供充分利用原材料的艺术品来获得 5% 的差异。我们设计的电路板越均匀，结果就越一致。
这适用于翘曲（扭曲和弯曲）占板总长度的百分比。顺便说一句，0.75% 是新的 1%，因为我们继续推动制造商提供支持高引脚数表面贴装设备的更平坦的电路板。
最后，目标是最终得到厚度和薄饼一样平坦的印刷电路板。我们正在寻找的最终结果是组装过程中的高产量和低缺陷率，同时在制造过程中节省资源。好的，让我们一起做。
高清互连 (HDI) 策略
与传统的通孔技术相比，使用 HDI 有更多的自由度。我的建议是在信号层完全连接后在走线周围添加接地填充物。一旦铜线泛滥到位，跟踪推挤会话将有利于路由层的地方将更加明显。
我们希望在他们自己的法拉第笼中隔离差分对。出于不同的原因，时钟网和传感网也布线在各自的通道中。时钟是侵略者，而您知道，许多传感线对外部影响很敏感，尤其是来自时钟和高速连接的影响。
一旦将走线分组以最大化铜泛滥，同时保持理想的走线间距，在逐层基础上围绕形状周边放样接地通孔将相对容易。HDI 构造中使用的微通孔将适合小空间，并且仅跨越将局部地平面缝合到其专用层上的通用地平面所需的层。
PCB 使用 HDI 技术总是有原因的。总是，一个或多个组件是技术驱动因素，而电路板上的其他电路则被这种细间距几何结构过度服务。微通孔仍然可以用作典型稳压器上较大的电源和接地引脚的焊盘中通孔解决方案，即使它们适用于更主流的解决方案。
一旦有了微通孔，您不妨充分利用它们。制作微通孔总是比制作通孔要快得多。是的，当它们一次一层地通过电路板时，它们的数量更多，但这个过程很好理解并且众所周知是相当可靠的。
在 PCB 结构方面，预算限制常常迫使我们保持低技术水平。当然，有时只需要老派的制造。电镀通孔 (PTH) 工艺是使用中最可靠的技术。我们经常发现它在我们的车辆引擎盖下或在火箭上被射入太空。无论我们谈论的是成本规模的低端还是高端，PTH 板仍有很长的路要走。
问题是每个过孔都穿过每一层，所以当我们尝试使用过孔来创建热路径或法拉第笼时，很容易得到太多好的东西。缝合通孔的密度会在电源层和布线层上形成障碍，从而减少流量。
图 2. 图片来源：在过多过孔会造成破坏的位置加载金属。
通常，HDI 板用于管理电流密度和高速传输线的程度比其 PTH 表亲更大。在中低密度设计中，引脚之间的空间会更加宽松，因此布线解决方案可能会更简单。
我们仍然会看到电源、接地和信号层之间的金属负载存在很大差异。为了防止 PCB 像薯片，我们要使铜分布均匀。所有层，无论其功能如何，都应具有相似的金属化覆盖百分比。
您可以通过在所有未使用区域上淹没铜接地层来到达那里。然后问题就变成了用过孔固定每个形状的周长。如果让它们“漂浮”，那么形状更有可能成为将噪音从一个地方传输到另一个地方的管道。
当接地层无论走到哪里都没有良好连接时，地弹、纹波和其他信号完整性影响更为常见。组件、布线总线和电源平面可能使添加每层覆铜所需的过孔变得困难。
出于这个原因，我倾向于在不建议接地的地方添加非功能性铜。可以有一个制造说明，说明非功能性铜的尺寸、形状和间距。在没有关于该主题的注释的情况下将不平衡的电路板贴出会触发晶圆厂要求允许添加“窃取”。
制造商自愿这样做是为了满足 IPC 对平整度和厚度的要求，但我相信如果您带头，他们会更高兴。我不想把它留给他们，所以我继续将窃取作为艺术品的一部分而不是依赖于晶圆厂笔记。
关于实施盗铜的最后思考
你听说过黄金比例吗？它是在自然界中发现的东西，例如鹦鹉螺壳或飓风的腔室。它也受到建筑师和平面设计师的青睐。这是我在创建盗贼区域时喜欢使用的几何图形。制作一排排偏移的矩形以类似于砖墙是我最喜欢的方法，但一堆小点也可以用于金属装载。我喜欢认为板从砖墙方法中获得了更多的刚度，尽管没有证据。
图 3. 图片来源：在小矩形中可以看到黄金比例的几何形状。数值上接近1:1.6
的间距规则将驱动空气间隙和待填充将通知砖的尺寸的区域的大小。这种填充方法可用于任何层，但最常见于组件和布线层。底线：不要等待被要求平衡金属负载，只需通过设计说明或对布局工具感到满意即可。