Als PCB-ontwerper heb je waarschijnlijk senior engineers horen praten over "geïsoleerd koper" of "dood koper." Deze twee termen verwijzen naar hetzelfde – koperbanen op de PCB die "niet verbonden" zijn. Ze lijken misschien onbeduidend, maar als ze niet goed worden behandeld, kunnen ze de prestaties van de hele printplaat laten instorten, of zelfs leiden tot productfalen! Vandaag leggen we de gevaren van geïsoleerd koper uit en hoe je het probleem in eenvoudige termen kunt oplossen, zodat zelfs beginners het gemakkelijk kunnen begrijpen!

Laten we eerst begrijpen: Wat is "geïsoleerd koper"? Waarom komt het voor?

Simpel gezegd, geïsoleerd koper is een koperbaan op de PCB die "geïsoleerd" is — het heeft geen gedefinieerde elektrische eigenschap en is niet verbonden met een circuitnetwerk (zoals GND of VCC), zoals een "wees" op de printplaat.

Dit geïsoleerde koper is niet opzettelijk ontworpen; het is meestal een "ongeluk" dat optreedt na het gieten van koper: ofwel de componenten op de PCB zijn te dicht op elkaar gepakt, ofwel de routing is te complex, waardoor het koper het gebied niet volledig kan bedekken, waardoor een klein stukje "schroot" overblijft dat niet is aangesloten op een netwerk. Denk niet dat dit een klein probleem is; de destructieve kracht ervan is veel ernstiger dan je je kunt voorstellen!

Pas op! De 6 belangrijkste gevaren van geïsoleerd koper, die direct de productbetrouwbaarheid beïnvloeden

Veel beginners denken: "Het is maar een klein stukje koper, geen zorgen," maar in werkelijke projecten kan onbehandeld geïsoleerd koper een reeks problemen veroorzaken, waardoor zelfs alle eerdere inspanningen nutteloos worden:

• Antenne-effect

Geïsoleerd koper fungeert als een verborgen antenne, die actief elektromagnetische golven ontvangt en uitstraalt. Vooral in hoogfrequente circuits versterkt het ernstig elektromagnetische interferentie, wat leidt tot signaaloverspraak en meer ruis, waardoor signaaloverdracht een chaotische puinhoop wordt;

• Ruisvoortplanting

Het wordt een "voortplantingskanaal" voor hoogfrequente ruis. Nabijgelegen gevoelige signalen (zoals PWM-signalen en kloklijnen) worden gemakkelijk gestoord, wat resulteert in signaaljitter en vervorming, wat uiteindelijk de functionaliteit van het product beïnvloedt;

• Gedistribueerde capacitieve koppeling

Geïsoleerd koper en aangrenzende draden vormen "onzichtbare condensatoren", die niet alleen ruis koppelen, maar ook de impedantie-eigenschappen van het signaal veranderen, een "fatale klap" voor snelle signaaloverdracht;

• Risico's van thermisch beheer

Wanneer grote stromen passeren, ervaart het geïsoleerde kopergebied een ongelijke warmteafvoer, en een verhoogde lokale weerstand leidt gemakkelijk tot oververhitting, waardoor de veroudering van het circuit wordt versneld en de levensduur van het product wordt verkort;

• Risico op PCB-vervorming

Tijdens het solderen (zoals golfsolderen) zetten grote oppervlakken van geïsoleerd koper ongelijkmatig uit door hitte, wat leidt tot PCB-kromtrekken en delaminatie, waardoor de printplaat onbruikbaar wordt;

• Verminderde procesbetrouwbaarheid

Tijdens ets- en platingprocessen zijn geïsoleerde kopergebieden gevoelig voor het losraken van koperfolie als gevolg van spanningsconcentratie, wat de langetermijnstabiliteit van het product beïnvloedt.

Praktische tips: 2 methoden voor het behandelen van geïsoleerd koper, gemakkelijk voor beginners

Aangezien geïsoleerd koper zulke aanzienlijke gevaren oplevert, hoe moet het dan worden behandeld? Hier zijn twee van de meest gebruikte en betrouwbare methoden, kies op basis van uw behoeften:

Methode 1: Geïsoleerd koper een "ondersteuningssysteem" geven – GND-attribuut toewijzen
Dit is de meest voorkomende methode. Het kernidee is om het geïsoleerde koper "deel van de groep" te maken. Over het algemeen wordt het geïsoleerde koper toegewezen aan het GND (aarde) netwerk. De bewerking is eenvoudig: voeg GND-vias toe aan het geïsoleerde koper en verbind het met de onderliggende GND-koperlaag.

Opmerking: De voorwaarde is dat de onderliggende koperlaag het GND-attribuut moet hebben; anders leidt dit tot nieuwe elektrische problemen!

Methode 2: Voorkomen vanaf de bron – Een kopergietuitsluitingsgebied toevoegen
Als je geïsoleerd koper helemaal wilt vermijden, kun je van tevoren "verdedigingslinies opzetten". Als voorbeeld Altium Designer (AD) software (de logica is vergelijkbaar in andere software), teken voordat je koper giet eerst de gebieden waar kopergieten verboden is. Dit voorkomt dat er koper wordt gegenereerd in deze gebieden, waardoor geïsoleerd koper vanaf de bron wordt vermeden.

Bewerking stappen: Open Altium Designer software → Klik op "Plaatsen" bovenaan → Selecteer "Keepout" → Teken het gebied waar kopergieten verboden moet worden → Voer vervolgens de kopergietbewerking uit om een complete kopergiet te verkrijgen zonder geïsoleerd koper.

Tot slot een herinnering:

De behandeling van geïsoleerd koper lijkt misschien een "minimaal detail" in PCB-ontwerp, maar het heeft direct betrekking op de elektrische prestaties, stabiliteit en levensduur van het product. Of je nu een beginner of een senior engineer bent, je moet de gewoonte ontwikkelen om te controleren op en om te gaan met geïsoleerd koper bij het ontwerpen van PCB's om kostbare fouten te voorkomen.