Quan un enginyer de PCB dissenya un producte, implica més que la col·locació i l'encaminament dels components. Dissenyar els plans d'alimentació i de terra a les capes internes és igualment crític. La gestió de les capes internes requereix tenir en compte la integritat de l'alimentació, la integritat del senyal, la compatibilitat electromagnètica i el disseny per a la fabricabilitat.
Diferència entre capes interiors i capes exteriors
Les capes externes s'utilitzen per encaminar i soldar components, mentre que les capes internes estan dedicades als plans d'alimentació i terra. Aquestes capes només són presents en plaques multicapa, on proporcionen vies per a l'alimentació i la terra. Els dissenys comuns, com ara les plaques de doble capa, quatre capes i sis capes, fan referència al nombre de capes de senyal i capes internes d'alimentació/terra.
Disseny de la capa interior
1. Capa terrestre sota senyals crítics
Per a senyals d'alta velocitat, rellotge i alta freqüència, col·locar una capa de terra directament sota aquests senyals minimitza la longitud del camí del bucle i redueix la radiació.
2. Àrea del pla de potència i del pla de terra
En el disseny de circuits d'alta velocitat, s'ha de minimitzar la radiació del pla de potència i la interferència del sistema. Normalment, l'àrea del pla de potència ha de ser més petita que el pla de terra per permetre que el pla de terra protegeixi el pla de potència. Una regla comuna és reduir el pla de potència cap a dins mitjançant el doble del gruix dielèctric en comparació amb el pla del terra.
3. Pla d'apilament de capes
Els plans de potència han d'estar adjacents als seus plans de terra corresponents per formar una capacitat d'acoblament. Això, combinat amb condensadors de desacoblament, redueix la impedància del pla de potència i proporciona un filtratge eficaç.
4. Selecció del pla de referència
L'elecció d'un pla de referència és crucial. Tot i que els plans d'alimentació i de terra poden actuar com a referències, el pla de terra generalment ofereix un blindatge superior, ja que normalment està connectat a terra. Es prefereixen els plans de terra com a plans de referència.
5. Evitar l'encaminament entre àrees
Els senyals crítics en capes adjacents no han de segmentar zones de manera creuada. La segmentació creuada pot crear grans bucles de senyal, cosa que provoca una radiació i un acoblament significatius.
6. Enrutament d'energia i terra
Mantingueu la integritat del pla de terra. Eviteu passar les línies de senyal a través d'ell. Si la densitat del senyal és alta, considereu la possibilitat de passar-hi per les vores del pla d'alimentació.
Fabricació de la capa interior
El procés de fabricació de les capes internes és només una part del complex flux de treball de fabricació de PCB. La producció de la capa interna ha de tenir en compte altres passos del procés, com ara les toleràncies de laminació i perforació, que poden afectar la qualitat i el rendiment. Els PCB multicapa, en particular, requereixen processos més complexos en comparació amb les plaques d'una o dues capes. Els dissenyadors han de tenir en compte aquestes complexitats durant la fase de disseny.
1. Treure els coixinets no funcionals (NFP)
Els coixinets no funcionals (NFP) són coixinets de les capes internes que no estan connectats a cap xarxa. Durant la fabricació de PCB, els NFP s'eliminen perquè no afecten la funcionalitat del producte, però poden afectar la qualitat i l'eficiència de la producció.
(Capa interna PIC-PCB-4)
2. Gestionar vies denses en zones BGA
Els dispositius BGA sovint tenen una petjada petita amb pins densament empaquetats, cosa que provoca una densa distribució de vies. Durant la fabricació, les vies han de mantenir una distància segura de les pistes i les zones de coure per evitar curtcircuits durant la laminació i la perforació. Si el coure entre les vies no es pot retenir, pot provocar circuits oberts a la xarxa. Els enginyers de CAM han d'abordar aquest problema afegint ponts de coure entre les vies per garantir la connectivitat de la xarxa.
3. Abordar les anomalies de disseny de la capa interna
En els dissenys de capa interna que utilitzen pel·lícules negatives, si totes les vies estan completament aïllades del coure, no s'aconsegueix cap connexió funcional. Aquests dissenys fan que la capa interna sigui ineficaç. Els fabricants confirmaran amb els dissenyadors si el disseny és intencionat o si el coure no s'ha assignat a una xarxa.
4. Colls d'ampolla de pel·lícula negativa a les capes interiors
Durant la divisió dels plans d'alimentació i de terra en capes internes, les vies denses poden crear colls d'ampolla en la conductivitat de la xarxa. Si el pont de coure que connecta les xarxes d'alimentació és massa estret, no pot transportar prou corrent, cosa que pot provocar una possible fallada de la placa. En casos greus, els colls d'ampolla poden causar circuits oberts, cosa que provoca errors de disseny.
En abordar aquestes consideracions, els enginyers de PCB poden millorar la fabricabilitat i la fiabilitat de les capes internes alhora que eviten errors de disseny durant la fabricació.
