3.应用举例——在一块PCB上使用多个(安全间距不同的)接地铜皮
1.铜皮操作分类
功能名称 | Fill (铜皮) |
Solid Region (实心灌铜) |
Polygon Pour (灌铜) |
Polygon Pour Cutout (挖铜) |
Slice Polygon Pour (切割灌铜) |
功能描述 | 绘制一块实心的铜皮,将区域中的所有连线和过孔连接在一块,而不考虑是否属于同一个网络。 | 作用与Fill相近,区别在于其形状除矩形外还可以定制为其它形状。 | 作用与Fill相近,区别在于灌铜会避开与铜皮网络不同的过孔、走线以及焊盘。 | 在灌铜区建立挖铜区。 | 如果需要对灌铜进行优化或缩减,可在缩减区域用Line进行分割成两个灌铜,将不要的灌铜区域直接删除。 |
特点 | 形状只能为矩形,内部实心,带网络。 | 形状可定制,内部实心,带网络。 | 形状可定制,内部可以实心或者空心,自动避开其它网络,带网络。 | 形状可定制,内部空心,不带网络。 | 将一块铜皮分成多块铜皮,不带网络。 |
快捷键 | P+F | P+R | P+G | P+”Polygon Pour Cutout” | P+Y |
2.铺铜技巧
2.1 过孔处理
2.1.1 过孔与绿油
过孔菜单栏中”Force complete tenting on top”和”Force complete tenting on bottom”依次为过孔在顶层和底层的绿油选项,
勾选为涂绿油,不勾为不加绿油。
过孔添加绿油前后效果对比:
2.1.2 过孔的十字连接与直接连接
打开AD10的Rules,切换至Plane–>Polygon Connect Style–>isVia子菜单中,通过修改选项Connect Style,可以改变Via的连接方式,其中Relief Connect为十字连接,Direct Connet直接连接(铜皮包裹住过孔),No Connect为过孔与铜皮断开连接。
2.2 设置灌铜安全间距(Clearance)
主要步骤:
(1)在Clearance一栏中新建间距规则Clearance_inpolygon,优先级需要高于Clearance;
(2)在Where The First Object Matches一栏中选择Advanced;
(3)在右侧Full Query一栏填入“InPolygon”;
(4)在Constraints一栏中填写需要设定的铜皮安全间距。
将铜皮的安全间距分离,可使灌铜操作更加灵活,在高速信号线场合其安全间距通常设为5mil,而在电源线场合安全间距需要调大一点,通常取10mil以上。
2.3 设置空心灌铜
双击需要空心处理的灌铜,在弹出的菜单栏中,将其网络修改为“No Net”,最后点击OK,即可完成网络的空心化。
以下为12V灌铜区域空心化前后对比,空心化的好处在于,方便修改其它网络的走线,修改好后将灌铜网络改回原网络,重新灌铜即可更新铜皮。
12V铺铜区域空心化之前: | 12V铺铜区域空心化之后: |
2.4 调整灌铜形状
主要操作步骤:
(1)单击选中需要修改的铜皮;
(2)使用快捷键M+G;
(3)点击高亮的铜皮,并按照需要优化铜皮的形状,实际效果如下:
2.5 生成圆形的挖铜区域或者实心灌铜区域
(1)在Toplayer层画一个圆圈(快捷键P+U);
(2)选中圆圈,使用快捷键T+V+R,可在圆圈内部生成一个圆形实心灌铜区域,效果如下:
(3)选中圆圈,使用快捷键T+V+T,可在圆圈内部生成一个圆形挖铜区域,效果如下:
2.6 设置三角形拖锡焊盘
三角形拖锡焊盘用于管脚密集型的直插元件的封装上,可以防止波峰焊时管脚粘锡的现象。
拖锡焊盘为三角形Solid Region(实心灌铜),如下图所示,为了防止绿油覆盖在焊盘上方,
需要在Bottom Solder层添加同样的实心灌铜区域。
拖锡焊盘3D效果如下:
2.7 切割铜皮
快捷键P+Y,铜皮切割效果如下:
切割之前 | 切割之后 |
3.应用举例——在一块PCB上使用多个(安全间距不同的)接地铜皮
3.1 要求
下方PCB中,阴影区为高速信号线区域,要求接地铜皮的安全间距为5mil。阴影区域之外的为普通接地铜皮区,要求安全间距为8mil。
考虑到加工难度,要求所有铜皮到焊盘之间的安全间距为8mil(包括高速信号线区域)。将上方进行归纳,主要包括:
(1)高速信号线区域接地铜皮安全间距为5mil;
(2)普通接地铜皮区域的安全间距为8mil;
(3)铜皮到焊盘之间的安全为8mil;
说明:为了便于演示,下方所有PCB均隐藏了中间层和底层。
3.2 面临的困难及解决方法
高速信号线区域铺铜皮时面临以下两个问题:
(1)高速信号线区域的铜皮安全间距为5mil,小于铜皮到焊盘之间的安全间距8mil;
(2)普通铺铜区域包含了高速铺铜区域,如何将两块铜皮区域进行分割。
解决思路:
问题(1):在焊盘的Toplayer层添加挖铜区域,挖铜区域的边界离焊盘的间距不小于8mil;
(当焊盘为圆形时,可以参考第2.5节进行设置)
问题(2):先进行高速信号线区域的铺铜,接着在其四周添加挖铜区域,最后再进行普通区域的铺铜。
(注意高速铺铜区域的面积要略大于其对应的挖铜区域面积,保证地连接在一起)
3.3 具体实现方法
3.3.1 接地铜皮空心化
将板子整个接地铜皮空心化,双击铜皮,将网络GND改为No Net,完成后效果如下:
3.3.2 在高速区域给每个焊盘添加挖铜区域
在矩形焊盘上添加矩形挖铜区域,圆形焊盘添加圆形挖铜区域,挖铜区域边界与焊盘边界距离均要大于8mil,接地焊盘处可以不添加挖铜区域。挖铜区域的边界为一红色的虚线,为了方便观察,下方截图中将所有挖铜区域进行了高亮显示。
3.3.3 高速信号区域铺接地铜皮
在高速信号区域铺铜时,需要先将铜皮安全间距改为5mil(详细操作见第2.2节),接着使用快捷键P+G进行铺铜皮,完成后效果如下:
现在看下添加挖铜区域后铺铜皮的效果,如下图所示:
3.3.4 在高速铺铜区域上方添加挖铜区域
要求挖铜区域的面积要略小于高速区域接地铜皮的面积,两者边界间距大于5mil即可。
3.3.5 让整块板子的接地铜皮重新铺铜
铺铜皮前需要将铜皮安全间距设为8mil,之后双击空心铜皮,将其网络由No Net改为GND,完成后效果如下:
3.3.6 补充说明
(1)疑问:在对高速区域铜皮进行调整后,为什么将其网络由No Net改回GND时,铜皮始终是空心状态的?
答:因为高速区域铜皮上方有挖铜区域,在调整铜皮时可以参考一个过孔的坐标,将挖铜区域剪切一下,等铜皮铺完成以后再在参考过孔处将挖铜区域粘贴回去。
(2)将铜皮安全间距由5mil改为8mil,高速信号线区域会出现变绿报错的现象,此时请使用Tools–>Reset Error Markers忽略该报错提示,待普通区域铜皮铺完后,再将铜皮的安全间距改回5mil即可。
4.参考资料
(1)PCB设计问题(个人总结)12
http://3y.uu456.com/bp-e3ba8ca60029bd64783e2c68-1.html
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