使用区域充填或栅格网络解决EMC问题的铜平衡优化方案

正如前面所提到的，一个PCB上的铜失衡会导致PCB在自动高温焊接设备的流程中，或由于它长时间地在过高环境温度下运行而弯曲变形。这种弯曲变形的出现是焊接点早期失效的一个主要原因。在使用不含铅成分的焊料时，它还会引起锡须的形成和生长。这是产品不能长期可靠运行的另一个原因（假如要想不产生安全问题的话，请参阅本章6.7.2节）。

无功能作用的栅格网络或铜充填区域通常会在一个PCB层面区域形成更多的不均匀铜平衡。这通常也会导致在一个层面上无蚀刻铜材所占百分比的增加。当它们与0V相连接时，这些区域往往会被设计工程师们戏称为浇灌地域或地充填。因为平面通常都是由完整的（大部分都未被蚀刻）铜质面构成的。它们的铜质面的百分比几乎是100%。又由于传统上，PCB都会采用对称叠层和等间距层距。有些公司会在工艺上对PCB的每个层面执行自动的铜充填，以使所有的层数都具有相类似的平面百分比。这样做的好处是，在不做任何设计上考虑的情况下，自动完成铜平衡。

除了上述事实以外，在缺乏和不理解有关信息的情况下，就盲目采用的任何一种PCB设计实践，综合性地回顾来看，大多为不甚良好的实践。自动铜充填就很可能损害到EMC性能。

其中的一个EMC问题是，栅格网络或充填区域会产生谐振，并增加发射或使抗扰度变坏。当然，这个问题可以采用至少每隔λ/10的距离设置一个通孔的办法来把每一个栅格网络或充填区域直接接到PCB的完整0V参考面（电源平面）上加以解决。这里的λ仍然是将PCB介质的介电常数考虑在内的所关心最高频率的波长。

举例来说，假如所关心的最高频率为1GHz，并且PCB使用的是FR4介质（它的介电常数，我们已知道在频率为1MHz以上时为4.2）。那么，在PCB上的1GHz信号或噪声的波长λ为150mm。因此栅格网络或充填区域的填铜面积中，应至少每隔15mm通过通孔连接到0V参考面。从改善EMC性能来说，0V参考面连接通孔越多越好。(www.xing528.com)

有时，栅格网络或充填区域是打算用来降低串扰而设置的。但它们只有在像使用上述用于EMC目的的办法，用通孔按一定距离把它们与完整0V参考面连接起来情况下才会起到原计划的效果。

没有功能作用的铜质栅格网络和充填区域的其他问题涉及它们对邻近线条特性阻抗的影响。这种影响不论是对SI还是EMC都是有害的。我们就曾经见到过，在线条穿越并进入填铜区的场合，它们的Z₀可以下降高达30%的情况。在使用差分线条的情况下，在差分线两边不同数量的铜充填会引起线间的不平衡。这种不平衡无论对SI或EMC也都是有害的（请参阅本篇第5章的图2-5-30和与它相关的内容）。

铜栅格网络或充填通常是在把PCB被送交生产部门生产以前的布局设计的最后步骤。有时，送至电路设计工程师审核或测试的原型板上甚至还没有进行填铜。这样的做法似乎已经假定了铜质栅格网络或充填对PCB布局没有什么电气上的影响，而只是把它们用来作为防止PCB在后续工艺中出现弯曲变形的一种手段。但从上述的讨论可见，这种假定显然是十分错误的。

Howard Johnson曾经在他的地充填一文中指出，他从来不在多层板上使用填铜区。但大量的工程实践已证明，它们是可以加以利用的。我们认为关键是要充分了解它们对EMC和SI的影响，并考虑在布局设计之中。应该说，在考虑到上述的前提下，它们仍不失是一个改善性能的、可供选择和利用的方法之一。