平衡铜在 PCB 设计中的关键作用与要点

在 PCB 批量板厂的生产中，平衡铜是 PCB 设计里至关重要的一个环节。它主要是对 PCB 上的闲置空间用铜箔填充，通常将其设置为地平面。

平衡铜有着重要意义。对于信号而言，它能提供更优质的返回路径，从而增强抗干扰能力。就电源来讲，可降低阻抗，提升电源效率。从 PCB 本身看，能减少板弯板翘问题，进而提高产品质量。

平衡铜有填充铜箔平面和网格状铜箔这两种方式，二者各有优劣。铜箔平面散热能力出色，而网格状铜箔在电磁屏蔽方面作用更显著。不过，在使用网格状铜箔时，需要留意信号频率和铜箔上地孔的间距问题。地孔必须以小于 λ/20 的间距在铜面上打孔，与多层板的地平面实现 “良好接地”。只有妥善处理覆铜，它才能发挥积极作用，否则覆铜会产生天线效应，导致噪声向外发射。在高频区域要避免使用网格状铜箔，空旷区域可使用铜箔平面，二者结合使用，才能保障均匀性和平衡性。

在进行平衡铜操作时，还需要注意以下几点：

• 数字地和模拟地分开处理：在平衡覆铜时，要将数字地和模拟地分开，不同的单点地连接需要通过 0 欧姆电阻或磁珠来连接。
• 孤岛（死区）平衡铜箔的处理：对于孤岛（死区）的平衡铜箔，要谨慎处理，确保不会对 PCB 性能产生负面影响。
• 晶振等高频器件的覆铜：对于晶振这类高频器件的覆铜，要环绕晶振进行，并设置隔离带，同时对其外壳进行另外的接地处理。
• 保持距离：平衡覆铜要与正常的线路焊盘保持一定距离，走线、铜皮、钻孔与平衡覆铜的距离应≥0.5mm。

在常用的产品叠层设计中，铜箔的使用量一般是 1oz（盎司），这既是重量单位，也可作为厚度单位理解。形象地说，1oz（盎司）铜在 PCB 的 1 平方英尺区域上滚动，其厚度约为 1.2mil。

在产品设计过程中，还有一些与铜箔相关的要点。铜箔面积要和对面的 “铜箔填充” 保持平衡，并且要努力使信号走线尽可能均匀地分布在整个电路板上。这一点从前期的布局阶段就需要重视起来。对于多层电路板，要让对称的相对层和 “铜箔填充” 相匹配。如果铜箔填充不足，层间预浸料填充也不足，就会有分层的风险。覆铜对于平衡铜箔意义重大，它不仅在信号或电源层不可或缺，在 PCB 的核心层和预浸层同样必不可少，要保证这些层中铜的比例均匀，维持 PCB 整体铜箔平衡。另外，在叠层设计中，残铜率预估一般平面为 80%，走线为 30%，平衡铜可以很好地拟合残铜率，从而保障叠层设计的准确性，为 PCB 批量板厂生产出高质量的 PCB 产品奠定基础。