AD学习笔记（28）——铜皮规则（Plane）

三种连接方式的介绍

relief connect（十字连接）

焊盘通过十字形铜条与铜皮连接，中间为绝缘间隙

优点：
减少焊接缺陷：绝缘间隙（Air-Gap）降低焊接时的热传导效率，避免焊盘因过热快速冷却导致的 墓碑效应（Tombstoning） 或焊锡流失。适合表面贴装元件（SMD）的微小焊盘（如 0402 封装），提升焊接良率。
抑制热应力：十字铜条的 “柔性” 结构可缓解 PCB 热膨胀时焊盘与铜皮间的应力，减少焊盘脱落风险（尤其在多层板或温差大的场景）。
兼容敏感信号：对温度敏感的元件（如晶振、传感器），可通过减少热传导路径避免性能漂移。
缺点：
增加连接阻抗：十字铜条的截面积较小（通常宽度 6-12mil），导致电流路径变长、阻抗增加，可能引发电源压降或信号损耗。
散热能力有限：无法快速传导大电流产生的热量，可能导致元件局部过热（如功率器件、电源芯片）。
设计复杂度高：需单独设置连接条宽度、间距、数量（通常 4 条对称分布），增加规则配置工作量。

direct connect（全连接）

焊盘与铜皮完全导通，无绝缘间隙

优点
低阻抗传输：电流路径短且截面积大，适合大电流场景（如电源输入、功率器件），可降低电压降和发热。
高效散热：大面积铜皮直接传导热量，适用于功率元件（如 MOSFET、电压调节器），可通过铜皮将热量扩散至 PCB 整体或散热片。
设计简单：无需配置复杂的连接条参数，默认规则即可实现快速铺铜连接。
缺点
焊接风险高：焊盘散热过快可能导致焊锡未充分熔融，尤其在手工焊接或回流焊温度不足时易出现虚焊。微小焊盘（如 0201 封装）可能因热应力开裂。
EMI 潜在问题：高频信号通过全连接时，焊盘与铜皮的电容耦合可能引发振铃（Ringing）或串扰。敏感信号（如模拟电压基准）需避免与大电流铜皮直接连接。
热应力集中：多层板中不同材料的热膨胀系数（CTE）差异可能导致焊盘从铜皮上撕裂，尤其在无铅焊接（高温工艺）时更明显。

no connect（不连接）

常常用于单点接地

不同焊盘的推荐连接方式

（1）通孔焊盘：通孔焊盘的连接，一般默认设置为花焊盘连接，这样散热均匀，在进行手工焊接的时候不会造成虚焊。
（2）表贴焊盘：表贴焊盘的连接，一般默认设置为花焊盘连接，某些电源网络，如果需要增大电流，可以单独对某个网络或者某个元件采用全连接方式连接。（或者增加十字连接的width）
（3）过孔链接：过孔的连接，一般默认设置为全连接。

铜皮规则分为三个方面

Power Plane Connect Style（电源平面连接方式）、Power Plane Clearance（电源平面间距）和Polygon Connect Style（多边形铜皮连接方式）
前二者主要针对的是负片层（Negative Plane），最后主要是针对正片层（Positive Plane）

正片层铜皮规则设置

正片层铜皮规则设置—通孔焊盘、SMD焊盘手工焊接时十字链接，过孔采用全连接

此规则约束的主要是常规的多边形敷铜与焊盘或过孔之间的连接方式，该规则设置界面中的“Connect Style”、“Conductors”和“Conductor Width”的设置

负片层铜皮规则设置

Power Plane Clearance指的是电源层过孔的连接方式，一般负片层过孔全连接，
Power Plane Clearance属于反焊盘的规则，一般反焊盘设计在5-9mil进行选择。

反焊盘设计过大，会对板子的信号产生影响
使用十字连接会对负片层的铜皮进行分割