PCB設(shè)計(jì)中GND是整體覆銅還是用線連起來(lái)

很多同學(xué)向我提過(guò)一個(gè)疑問(wèn)：PCB設(shè)計(jì)中GND是整面覆銅和用線連起來(lái)，這種方式哪種效果好？

很多老EDA工程師做兩層電源板都不習(xí)慣覆銅，具體什么原因也很難說(shuō)清楚，這種方式GND的連接效率很低，反而會(huì)被新手嘲笑。直接鋪個(gè)銅箔，表層上幾百個(gè)GND的焊盤(pán)就自動(dòng)連接起來(lái)了，還用一根根的手動(dòng)去連，太搞笑了。搞的很多老EDA工程師在新手面前都不知道怎么布線了。

其實(shí)，小易覺(jué)得沒(méi)有絕對(duì)的對(duì)和錯(cuò)，GND整體覆銅和用線連起來(lái)，不能太絕對(duì)說(shuō)哪種好，哪種壞，而是要看具體的布線環(huán)境，比如線路板的層數(shù)、層疊和電源的種類多少都有關(guān)系的。從PDN電源仿真角度來(lái)看，是有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的，那就是：保****證電源的回路電感最小。

我們根據(jù)PDN仿真的思路來(lái)尋求電源回路電感的最小方式，大家知道電源的回路就是GND的流向，在PCB設(shè)計(jì)中有很多的GND屬性的焊盤(pán)，GND是1對(duì)多的情況，一個(gè)GND焊盤(pán)同時(shí)和很多GND焊盤(pán)、線和通孔保持了物理屬性的連接，如下圖這種情況，A-B兩點(diǎn)的連接就有直接線連、銅箔連接和打孔內(nèi)部連接這3種方式，那這3種方式電源回路都是平均分的嗎？

電源回路怎么走？它當(dāng)然不會(huì)像我們想象中的那么聽(tīng)話，在高中物理也講到過(guò)一個(gè)并聯(lián)電阻的模型，如下圖，當(dāng)R1遠(yuǎn)小于R2時(shí)，電流會(huì)選擇走R1的，R2

幾乎可以看做一個(gè)斷路。在A-B兩點(diǎn)也存在類似的問(wèn)題，線連接、銅箔連接和打孔內(nèi)層連接可以看做是R1、R2和R3這3路并聯(lián)在一起，要使電源回路電感最小，就要看R1、R2和R3哪一路的阻抗最小。

阻抗最小就要保證回流的路徑最短，上圖中可以看到A處直接在GND焊盤(pán)處打孔，這樣電源和GND的回流路徑最短。因?yàn)橛蠫ND和電源層，表層和電源和GND屬性的焊盤(pán)連接都會(huì)直接在焊盤(pán)旁邊打孔，然后將電源和GND層引入內(nèi)層統(tǒng)一連接起來(lái)。如下圖所示，這樣電源層和GND層兩層間組成一個(gè)大的回路，同時(shí)考慮到20h原則，會(huì)在板邊打一些GND孔，這樣讓GND的銅箔面積大于電源層的面積。

這樣做嚴(yán)格上說(shuō)不需要TOP和BOTTOM層也覆GND銅箔，因?yàn)镚ND屬性的焊盤(pán)不會(huì)在表層連起來(lái)，表層覆GND銅箔會(huì)帶來(lái)一些意想不到的雜銅問(wèn)題， 比如下圖BGA區(qū)，會(huì)碰到GND的焊盤(pán)通過(guò)很細(xì)的銅箔勉強(qiáng)連起來(lái),這個(gè)寬度可能超出了板廠的最小工藝。

為了防止這種情況，一般的處理方法是BGA區(qū)域禁止覆GND銅箔，或者TOP和BOTTOM層不覆蓋GND銅箔。GND焊盤(pán)要連接到GND，必須從焊盤(pán)拉出一段線，然后打孔連接到GND層。

如下圖所示，電源和GND焊盤(pán)都滿足拉出線打孔連接到內(nèi)層，但左邊電源和GND的在電源和GND層間的通孔之間回流路徑很大，右邊的處理方法就很好，保證電源和GND地在同層間路徑最短，是最好的處理方法。

通過(guò)以上的研究，大家知道了：有電源層和GND層的多層板，整體覆GND銅箔是最佳選擇。那如果沒(méi)有電源層和GND層呢？比如只有兩層的電源板，是不是也要覆GND銅箔呢？

兩層板的情況就不同了，首先沒(méi)有GND層，也就預(yù)示著在GND焊盤(pán)旁直接打孔到另外一層，下方不一定正好是GND的網(wǎng)絡(luò)。再者，EDA工程師在拉線的時(shí)候，知道GND焊盤(pán)最后是整體覆銅解決的，走線的時(shí)候就不會(huì)拉GND的線；在最后看到只剩下GND的焊盤(pán)沒(méi)連起來(lái)，就直接兩層全部覆GND銅箔，然后再通過(guò)EDA軟件去查還有哪些焊盤(pán)是open的。

這樣造成的問(wèn)題是，只關(guān)心到GND是否都連起來(lái)，不會(huì)去關(guān)心回流路徑是否最短，比如下圖中，如果手動(dòng)連線，兩個(gè)GND焊盤(pán)可以表層連起來(lái)的，但覆銅后，雖然可以打孔通過(guò)另外一層連起來(lái)，但路徑長(zhǎng)了很多。而且有時(shí)候，為了把GND孔要拉出焊盤(pán)好遠(yuǎn)，才能找到另外一層的GND銅箔連起來(lái)。