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PCB中的孤岛铜皮，也常被称为孤立铜皮，指的是PCB设计过程中，在大面积铺铜完成后，部分没有与任何网络连接、也没有连接到接地铜皮或者电源铜皮上，完全电气孤立的独立铜箔区域。很多PCB设计相关的教程中都会将删除孤岛铜皮作为PCB设计的一个关键步骤来讲解，而又有一些经验丰富的设计师在某些应用场景下会建议保留孤岛铜皮。那么孤岛铜皮有哪些作用，有哪些危害呢，设计中又是否应清除孤岛铜皮呢？
1，孤岛铜皮的危害
首先由于孤岛铜皮与其他网络之间不是完全绝缘的，会存在寄生电容，孤岛铜皮的存在往往会带来一些EMC，信号完整性问题。同时也会为生产可靠性带来一定的挑战。
危害分类 | 具体影响 |
EMC问题 | 引发信号干扰，破坏信号完整性，相当于无源偶极子天线，对高速或高频信号产生干扰，通过寄生电容耦合相邻走线信号产生串扰，导致边沿畸变、噪声电平抬升，严重时引发信号逻辑错误；在高频电路中产生电磁辐射、接收外界电磁干扰，导致EMI性能超标，无法通过认证，尤其对射频、高速数字电路影响大，小尺寸孤岛铜皮也可能大幅降低信号质量 |
信号完整性问题 | 产生寄生电容，影响电路参数稳定性，与相邻信号线、电源线形成寄生电容，大小与面积成正比，改变电路阻抗参数；对高频信号导致阻抗不连续、信号反射、幅值降低；对定时、滤波等对电容敏感电路，改变谐振、截止频率，导致功能偏离预期甚至无法正常工作 |
生产可靠性问题 | 增加静电积累风险，引发电路损坏，电气孤立无法导走静电，干燥环境下积累电压可达几千伏，超过空气击穿阈值会对邻近线路放电，轻则干扰工作，重则击穿损坏敏感器件，降低长期可靠性；影响生产加工良率，增加短路风险，贴片加工时锡膏熔化可能顺着孤岛铜皮蔓延引发相邻焊盘锡桥短路，细间距引脚器件附近概率大幅提升；蚀刻环节孤立铜皮蚀刻不干净易残留铜屑引发微短路，隐性短路难发现，埋下长期隐患；影响阻抗匹配，降低高速信号质量，对高速差分、单端信号，改变等效介电常数，导致阻抗偏离设计值，引发信号反射、增加误码率，高速率信号受影响大；增加PCB整体的介电损耗，降低电源效率，高频工作场景下产生额外涡流和介质损耗，增加功率损耗，降低电源转换效率，增加便携式设备功耗、缩短续航时间 |
2，孤岛铜皮的作用
然后，孤岛铜皮作为铜皮的一种，在增强板材结构强度，提升其散热性能和降低刻蚀和生产难度方面也有一定的积极作用。
作用 | 原理 | 适用情况 |
平衡板材应力，减少PCB翘曲变形 | PCB加工中不同区域铜箔覆盖率差异导致热应力分布不均，适当保留小型孤岛铜皮填充空白区域，可使整板铜箔覆盖率更均匀，平衡热应力 | 厚PCB或者大尺寸PCB |
优化散热性能，辅助局部散热 | 铜的导热系数远高于环氧树脂板材，在部分发热量较小的元件下方空白区域保留孤岛铜皮，可增大局部导热面积，避免局部热量堆积 | 高密度设计中布线空间紧张无法布置专门散热铜皮的情况 |
提升PCB结构强度，降低薄板材形变概率 | 薄型PCB空白区域缺少铜箔支撑易弯折、形变甚至断裂，保留合理分布的孤岛铜皮可提升整体结构强度 | 厚度小于0.8mm的柔性板或者超薄刚性板 |
减少蚀刻加工损耗，降低生产成本 | 去除所有孤岛铜皮需额外增加蚀刻或铣削工序，增加废料处理量，保留小尺寸孤岛铜皮可缩短生产加工时间、降低蚀刻药剂消耗 | 对电气性能要求不高的低端消费类PCB |
3，孤岛铜皮的处置
最后，孤岛铜皮的处理不应一刀切的认为必须完全清除或者保留，应根据实际情况来决定，大家也可以参考如下方式处理孤岛铜皮。不过需要特别注意是，孤岛铜皮之所以成为孤岛，肯定是无法接地或者接地困难造成的，如果要保留孤岛铜皮，一定要确认孤岛铜皮的尺寸和距离其他网络间距，保证间距安全，对于大尺寸的孤岛铜皮，也要再次评估通过其他方式进行将其接地或者接到相邻电源层的可行性。最终按照“应接尽接，间距安全，去大留下”的原则进行处置。
处理原则 | 适用电路类型 | 具体处理方式 | 目的 |
全部清除原则 | 高速电路、高精度模拟电路 | 清除所有尺寸的孤岛铜皮 | 保证EMC和信号完整性 |
部分清除原则 | 低速数字电路 | 设置清除阈值，清除边长大于10mil（约0.25mm）的孤岛铜皮，保留更小尺寸的孤岛铜皮 | 平衡应力和EMC及信号完整性问题，忽略小尺寸孤岛带来的干扰影响 |
特殊场景保留 | 需要平衡翘曲、提升结构强度的大尺寸厚板或者超薄板 | 保留分散的小尺寸孤岛铜皮，保证孤岛铜皮距离信号线、焊盘的距离不小于20mil | 保证PCB应力情况下，尽量降低干扰和短路风险 |
