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

电子小跑腿 · 发表于 2021-5-6 16:47:48

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前言：在高速PCB设计中会涉及到Copper Thieving与Thieving 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。
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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。[/blockquote]

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。

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。

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。

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。