Si eres diseñador de PCB, probablemente hayas escuchado a ingenieros senior hablar sobre "cobre aislado" o "cobre muerto". Estos dos términos se refieren a lo mismo – trazas de cobre en la PCB que están "desconectadas". Pueden parecer insignificantes, pero si no se manejan correctamente, pueden causar que el rendimiento de toda la placa se colapse, ¡o incluso llevar a la falla del producto! Hoy, explicaremos los peligros del cobre aislado y cómo resolver el problema en términos sencillos, ¡para que incluso los principiantes puedan entenderlo fácilmente!

Primero, entendamos: ¿Qué es el "cobre aislado"? ¿Por qué ocurre?

En pocas palabras, el cobre aislado es una traza de cobre en la PCB que está "aislada"—no tiene una propiedad eléctrica definida y no está conectada a ninguna red de circuito (como GND o VCC), como un "huérfano" en la placa de circuito.

Este cobre aislado no está diseñado intencionalmente; es principalmente un "accidente" que ocurre después del vertido de cobre: ya sea que los componentes en la PCB estén demasiado densamente empaquetados, o que el enrutamiento sea demasiado complejo, lo que impide que el cobre cubra completamente el área, dejando un pequeño trozo de "chatarra" que no está conectado a ninguna red. ¡No pienses que este es un problema menor; su poder destructivo es mucho más serio de lo que imaginas!

¡Cuidado! Los 6 principales peligros del cobre aislado, que afectan directamente la fiabilidad del producto

Muchos principiantes piensan: "Es solo un pequeño trozo de cobre, no hay que preocuparse", pero en proyectos reales, el cobre aislado no tratado puede causar una serie de problemas, incluso haciendo inútiles todos los esfuerzos anteriores:

• Efecto antena

El cobre aislado actúa como una antena oculta, recibiendo y radiando activamente ondas electromagnéticas. Especialmente en circuitos de alta frecuencia, aumenta severamente la interferencia electromagnética, lo que lleva a la diafonía de la señal y al aumento del ruido, haciendo que la transmisión de la señal sea un caos;

• Propagación del ruido

Se convierte en un "canal de propagación" para el ruido de alta frecuencia. Las señales sensibles cercanas (como las señales PWM y las líneas de reloj) se ven fácilmente interferidas, lo que resulta en fluctuaciones y distorsiones de la señal, lo que finalmente afecta la funcionalidad del producto;

• Acoplamiento de capacitancia distribuida

El cobre aislado y los cables adyacentes forman "capacitores invisibles", que no solo acoplan el ruido sino que también cambian las características de impedancia de la señal, un "golpe fatal" para la transmisión de señales de alta velocidad;

• Riesgos de gestión térmica

Cuando pasan grandes corrientes, el área de cobre aislado experimenta una disipación de calor desigual, y el aumento de la resistencia local conduce fácilmente al sobrecalentamiento, acelerando el envejecimiento del circuito y acortando la vida útil del producto;

• Riesgo de deformación de la PCB

Durante la soldadura (como la soldadura por ola), las grandes áreas de cobre aislado se expanden de manera desigual debido al calor, lo que lleva a la deformación y delaminación de la PCB, haciendo que la placa sea inutilizable;

• Fiabilidad reducida del proceso

Durante los procesos de grabado y galvanoplastia, las áreas de cobre aislado son propensas al desprendimiento de la lámina de cobre debido a la concentración de tensión, lo que afecta la estabilidad a largo plazo del producto.

Consejos prácticos: 2 métodos para manejar el cobre aislado, fáciles para principiantes

Dado que el cobre aislado presenta peligros tan significativos, ¿cómo debe manejarse? Aquí hay dos de los métodos más comúnmente utilizados y confiables, elija según sus necesidades:

Método 1: Dar al cobre aislado un "sistema de soporte" – Asignar el atributo GND
Este es el método más común. La idea central es hacer que el cobre aislado "forme parte del grupo". Generalmente, el cobre aislado se asigna a la red GND (tierra). La operación es simple: agregue vías GND al cobre aislado, conectándolo a la capa de cobre GND subyacente.

Nota: ¡El requisito previo es que la capa de cobre subyacente debe tener el atributo GND; de lo contrario, conducirá a nuevos problemas eléctricos!

Método 2: Prevenir desde la fuente – Agregar un área de exclusión de vertido de cobre
Si desea evitar el cobre aislado por completo, puede "establecer defensas" de antemano. Tomando el software Altium Designer (AD) como ejemplo (la lógica es similar en otros software), antes de verter el cobre, primero dibuje las áreas donde está prohibido el vertido de cobre. Esto evita que se genere cobre en estas áreas, evitando así el cobre aislado desde la fuente.

Pasos de la operación: Abra el software Altium Designer → Haga clic en "Place" en la parte superior → Seleccione "Keepout" → Dibuje el área donde se debe prohibir el vertido de cobre → Luego realice la operación de vertido de cobre para obtener un vertido de cobre completo sin cobre aislado.

Finalmente, un recordatorio:

El tratamiento del cobre aislado puede parecer un "detalle menor" en el diseño de PCB, pero se relaciona directamente con el rendimiento eléctrico, la estabilidad y la vida útil del producto. Ya sea que sea un principiante o un ingeniero senior, debe desarrollar el hábito de verificar y abordar el cobre aislado al diseñar PCB para evitar errores costosos.