Når en printkortingeniør designer et produkt, involverer det mere end blot placering og routing af komponenter. Design af effekt- og jordplanerne i de indre lag er lige så vigtigt. Håndtering af de indre lag kræver hensyntagen til effektintegritet, signalintegritet, elektromagnetisk kompatibilitet og Design for Manufacturability.
Forskellen mellem indre lag og ydre lag
Ydre lag bruges til kabelføring og lodning af komponenter, mens indre lag er dedikeret til effekt- og jordplaner. Disse lag findes kun i flerlagsprintkort, hvor de fungerer som forbindelsesveje til effekt og jord. Almindelige designs, såsom dobbeltlags-, firelags- og sekslagsprintkort, refererer til antallet af signallag og interne effekt-/jordlag.
Design af det indre lag
1. Jordlag under kritiske signaler
For højhastigheds-, clock- og højfrekvenssignaler minimerer placering af et jordlag direkte under disse signaler loopens længde og reducerer stråling.
2. Power Plane og Ground Plane-areal
I design af højhastighedskredsløb skal effektplanstråling og systeminterferens minimeres. Typisk bør effektplanarealet være mindre end jordplanet for at give jordplanet mulighed for at afskærme effektplanet. En almindelig regel er at krympe effektplanet indad med dobbelt så stor dielektrisk tykkelse sammenlignet med jordplanet.
3. Lagstablingsplan
Effektplaner bør støde op til deres tilsvarende jordplaner for at danne koblingskapacitans. Dette, kombineret med afkoblingskondensatorer, reducerer effektplanimpedansen og giver effektiv filtrering.
4. Valg af referenceplan
Valget af referenceplan er afgørende. Selvom både effekt- og jordplaner kan fungere som referencer, tilbyder jordplanet generelt bedre afskærmning, da det typisk er jordet. Jordplaner foretrækkes som referenceplaner.
5. Undgå ruteføring på tværs af områder
Kritiske signaler i tilstødende lag må ikke krydssegmentere områder. Krydssegmentering kan skabe store signalsløjfer, hvilket resulterer i betydelig stråling og kobling.
6. Strøm- og jordforbindelse
Bevar jordplanets integritet. Undgå at føre signalledninger gennem det. Hvis signaltætheden er høj, bør man overveje at føre dem langs kanterne af effektplanet.
Fremstilling af indvendige lag
Fremstillingsprocessen for indvendige lag er blot én del af den komplekse arbejdsgang for printkortfremstilling. Produktion af indvendige lag skal tage højde for andre trin i processen, såsom laminering og boretolerancer, som kan påvirke kvalitet og udbytte. Især flerlags-PCB'er kræver mere komplicerede processer sammenlignet med enkelt- eller dobbeltlagsprintkort. Designere skal overveje disse kompleksiteter i designfasen.
1. Fjern ikke-funktionelle puder (NFP'er)
Ikke-funktionelle pads (NFP'er) er pads i de indre lag, der ikke er forbundet til noget netværk. Under printkortproduktion fjernes NFP'er, fordi de ikke påvirker produktets funktionalitet, men kan påvirke kvaliteten og produktionseffektiviteten.
(PIC-PCB indre lag-4)
2. Håndter tætte vias i BGA-områder
BGA-enheder har ofte et lille fodaftryk med tætpakkede ben, hvilket fører til tætte via-fanouts. Under fremstillingen skal vias holdes i sikker afstand fra spor og kobberområder for at forhindre kortslutninger under laminering og boring. Hvis kobberet mellem vias ikke kan bevares, kan det forårsage åbne kredsløb i netværket. CAM-ingeniører skal løse dette ved at tilføje kobberbroer mellem vias for at sikre netværksforbindelse.
3. Håndtering af designafvigelser i det indre lag
I design af indre lag med negative film opnås der ingen funktionel forbindelse, hvis alle vias er fuldt isoleret fra kobberet. Sådanne design gør det indre lag ineffektivt. Producenter vil bekræfte med designerne, om designet er bevidst, eller om kobberet ikke er blevet tildelt et netværk.
4. Flaskehalse i negative filmlag i de indre lag
Under opdelingen af effekt- og jordplaner i de indre lag kan tætte vias skabe flaskehalse i netværkets ledningsevne. Hvis kobberbroen, der forbinder strømnetværk, er for smal, kan den ikke føre tilstrækkelig strøm, hvilket kan føre til potentiel printfejl. I alvorlige tilfælde kan flaskehalse forårsage åbne kredsløb, hvilket resulterer i designfejl.
Ved at tage højde for disse overvejelser kan PCB-ingeniører forbedre fremstillingsevnen og pålideligheden af de indre lag, samtidig med at de undgår designfælder under fremstillingen.
