PCB设计中的Copper Thieving(盗铜)与Thieving Pad

前言:在高速PCB设计中会涉及到Copper ThievingThieving Pad,其主要作用是在制作环节时平衡电镀电流,避免在电镀工序因电流不一致而导致成品铜厚不均匀。

一、Copper Thieving与Thieving Pad简介

Copper Thieving字面理解就是具有偷窃行为的铜,行内叫均流块,也称平衡铜、电镀块,指添加在多层PCB外层图形区、PCB装配辅条和制造面板辅条区域的铜平衡块。其作用是在电镀的过程中把电镀电流从铜箔密集区夺过来,让电流分布更平均,也就是避免成品铜厚的不均匀。

平衡铜,是在PCB上铺的一些没有网络的网格铜皮,并没有实质的电气连接。在PCB板上铺平衡铜的作用主要就是为了起平衡作用,防止PCB板发生翘曲。因为PCB板的叠层结构出现不对称的时候,会出现这样一种情况,其中某一层的铜会非常多,而相对应的层的铜很少,出现这种情况的时候。就会在铜箔相对于来说少的哪一层,来铺上一些没有网络的铜箔,来增加铜箔的含量,这样的铜箔我们就叫平衡铜,主要目的就是起平衡作用,达到让叠层对称,对称的层铜箔的含量的尽量一致。

PCB设计中的Copper Thieving(盗铜)与Thieving Pad
在高速电路设计中,控制走线的阻抗非常关键。如果在PCB生产过程中因为电镀的不均匀性,会导致相同的走线出现阻抗不一致现象,这对于高速信号是不允许的。例如,PCB外层残铜率太低的话,比如主控和周边的DRAM等BGA区域,相对铜箔密度较密,其它区域铜含量相对较少,不均匀的铜分布率在电镀工艺环节,BGA区域流经的电流密度过大,造成电镀成品铜厚不均匀,比如差分线,铜厚不均匀会对阻抗控制有不利影响,BGA引脚上的铜厚差异大,也会对SMT的良率有影响等等。
PCB设计中的Copper Thieving(盗铜)与Thieving Pad
Thieving Pad就是电路板经过Copper Thieving后留下的矩形或者圆形的铜皮,如上图所示。

二、Copper Thieving设计方法

一般在设计与加工PCB时,板厂会根据CAM软件计算出的残铜率,帮你加上平衡铜块然后发你确认,这时就要注意检查这些铜块是否会对阻抗造成不良影响,当然,最好是自己添加,避免与板厂工艺人员沟通出现偏差。
PCB设计中的Copper Thieving(盗铜)与Thieving Pad
目前cadence allegro 16.6以后的版本,mentor PADS Professional等主流EDA软件,都加入了添加Copper Thieving的功能。
PCB设计中的Copper Thieving(盗铜)与Thieving Pad

三、Copper Thieving注意事项

Thieving Pad可以是小圆点形状或者矩形,它的每个单体在物理尺寸上都远小于波长的1/4,很难形成有效的辐射天线,不用打过孔与0V参考平面连接,不用挤占拥挤的内层走线空间。此外要注意的是Copper Thieving的下方不要有阻抗控制线,这些铜块会造成阻抗不连续。当然,也不要太靠近需要做ESD防护的地方。
注重强调,Thieving Pad对信号是有影响的,特别是当这些 thieving pad在高速信号的参考层面时,会影响高速信号的阻抗连续性。
PCB设计中的Copper Thieving(盗铜)与Thieving Pad


来源:吴传斌的博客,由 allchipdata-硬件之家 整理完善

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