嘉立创PCB铺铜设计完全指南:从基础到高级实战

更新时间：2025-11-09 20:29

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PCB铺铜是电路板设计中的关键环节，直接影响产品的电磁兼容性、信号完整性和散热性能。

嘉立创作为国内领先的PCB制造服务商，其设计规范和工艺要求对铺铜设计有着明确的标准。本文将深入解析嘉立创PCB铺铜设计的完整流程和技术要点。

一、铺铜设计基础概念与重要性

铺铜的基本作用

铺铜是指在PCB板的空白区域填充铜箔的过程，其主要功能包括：

• 提供稳定的参考地平面，改善信号完整性
• 增强电路板机械强度和散热能力
• 减少电磁干扰（EMI）和提高电磁兼容性（EMC）
• 降低阻抗，提高电源完整性

嘉立创工艺能力对铺铜设计的影响

根据嘉立创的制造工艺标准，铺铜设计需要考虑以下制造约束：

最小间距要求：

设计元素	最小间距（mm）	推荐值（mm）
铺铜与导线	0.127	0.2
铺铜与焊盘	0.152	0.25
铺铜与过孔	0.1	0.15
铺铜与板边	0.3	0.5

二、铺铜类型与选择策略

实心铺铜（Solid Pour）

特点与适用场景：

• 提供完整的地平面，阻抗控制精确
• 散热性能优异，适合功率器件
• 推荐用于高速数字电路和射频电路

嘉立创工艺参数：

铜厚选择：0.5oz/1oz/2oz
最小孤岛面积：0.25mm²
网格精度：0.01mm

网格铺铜（Hatch Pour）

优势与限制：

• 减轻板子重量，节省材料成本
• 减少热应力，提高可靠性
• 适用于低频模拟电路和普通数字电路

网格参数配置：

参数	范围	推荐值
网格宽度	0.2-0.5mm	0.3mm
网格间距	0.5-1.0mm	0.8mm
网格角度	45°/90°	45°

三、铺铜设计详细操作流程

1. 铺铜区域规划

分区策略：

• 数字地区域与模拟地区域分离
• 功率区域独立铺铜
• 高频信号区域特殊处理

层间协调：

• 顶层和底层铺铜方向垂直布置
• 电源层与地层相邻配置
• 信号层与地层紧邻布置

2. 铺铜参数设置

电气参数：

网络分配：GND、PWR、信号网络
连接方式：直接连接/热焊盘连接
优先级设置：1-10级可调

几何参数：

填充类型：实心/网格/自定义
边界偏移：0.1-0.5mm
圆弧精度：0.01mm

3. 铺铜优先级管理

当多个铺铜区域重叠时，优先级设置至关重要：

优先级	铺铜类型	处理规则
1（最高）	主地平面	完整保留
2	电源区域	避让地平面
3	信号屏蔽	避让前两者
4	辅助铺铜	最低优先级

四、高速电路铺铜设计要点

阻抗控制铺铜

设计要求：

• 保持地平面完整性，避免分割
• 控制介质厚度一致性
• 精确计算特征阻抗

嘉立创阻抗控制能力：

层压结构	阻抗公差	适用频率
普通FR4	±10%	<1GHz
高速材料	±7%	1-10GHz
射频材料	±5%	>10GHz

电源完整性优化

去耦电容布置：

• 每个电源引脚就近放置去耦电容
• 电容与芯片距离不超过2mm
• 使用多种容值电容组合

电源平面分割：

• 不同电源域间保持足够间距
• 分割线宽度≥0.5mm
• 避免长距离电源传输

五、散热设计铺铜技巧

功率器件散热铺铜

热设计参数：

器件功率	所需铜面积	推荐铜厚	过孔数量
1-3W	100-300mm²	1oz	4-8个
3-10W	300-1000mm²	2oz	8-16个
>10W	>1000mm²	3oz	16-32个

热焊盘设计

连接方式选择：

• 直接连接：最大导热效果
• 热焊盘连接：平衡焊接与导热
• 十字连接：最小热应力

热焊盘参数：

连接宽度：0.2-0.5mm
连接数量：4-8个
间隙宽度：0.15-0.3mm

六、电磁兼容性（EMC）设计考虑

屏蔽铺铜设计

分区屏蔽策略：

• 高频电路区域局部屏蔽
• 接口电路EMI防护
• 时钟电路屏蔽隔离

屏蔽效能要求：

频率范围	屏蔽效能	铺铜厚度
100MHz	20dB	0.5oz
1GHz	30dB	1oz
10GHz	40dB	2oz

接地系统优化

多点接地设计：

• 每平方厘米至少1个接地过孔
• 接地过孔直径0.2-0.3mm
• 过孔间距2-5mm

七、嘉立创DFM（可制造性设计）要求

铺铜制造约束

最小尺寸限制：

设计元素	最小值（mm）	嘉立创能力
铺铜宽度	0.1	0.08
铺铜间距	0.1	0.08
孤岛面积	0.2mm²	0.15mm²

铜厚选择指南

电流承载能力计算：

铜厚	1mm线宽载流	温升10℃	温升20℃
0.5oz	1A	1.2A	1.5A
1oz	2A	2.4A	3A
2oz	4A	4.8A	6A
3oz	6A	7.2A	9A

八、常见设计错误与避免方法

铺铜连接问题

典型错误：

• 孤岛铜皮未处理
• 热焊盘连接不当
• 接地过孔不足

解决方案：

• 设置最小孤岛面积0.25mm²
• 根据器件功率选择连接方式
• 保证足够接地过孔密度

信号完整性问题

问题现象：

• 跨分割布线
• 返回路径不连续
• 阻抗突变

改进措施：

• 保持地平面完整
• 关键信号参考同一地平面
• 避免锐角转弯

九、高级铺铜技巧与最佳实践

异形板铺铜策略

复杂边界处理：

• 使用多边形铺铜工具
• 设置合适的板边距（≥0.5mm）
• 考虑机械加工余量

槽孔区域处理：

• 避开槽孔定义铺铜区域
• 设置禁布区防止铜箔进入
• 确保制造工艺可行性

高密度互连（HDI）铺铜

微孔技术应用：

• 激光微孔直径0.1mm
• 盲埋孔结构优化
• 任意层互连设计

布线密度优化：

• 采用0.1mm/0.1mm线宽线距
• 优化过孔排列方式
• 使用阻抗匹配技术

十、设计验证与测试要求

预生产检查清单

电气性能验证：

• 阻抗控制符合要求
• 电源完整性仿真通过
• 信号完整性分析完成

制造可行性确认：

• 最小间距满足工艺要求
• 铜厚选择合理
• 散热设计充分

测试标准与方法

原型测试项目：

• 温升测试：满载运行温度监测
• EMI测试：辐射发射测量
• 信号质量：眼图测试

通过遵循本文所述的铺铜设计指南，结合嘉立创的工艺能力，设计师可以创建出高性能、高可靠性的PCB产品。建议在实际设计中充分考虑电气性能、热管理和制造工艺的平衡，确保设计方案的可行性和优化性。