Saat seorang insinyur PCB menata produk, hal itu melibatkan lebih dari sekadar penempatan dan perutean komponen. Mendesain bidang daya dan bidang tanah di lapisan dalam juga sama pentingnya. Mengelola lapisan dalam memerlukan pertimbangan integritas daya, integritas sinyal, kompatibilitas elektromagnetik, dan Desain untuk Kemampuan Manufaktur.
Perbedaan Antara Lapisan Dalam dan Lapisan Luar
Lapisan luar digunakan untuk merutekan dan menyolder komponen, sedangkan lapisan dalam dikhususkan untuk bidang daya dan ground. Lapisan ini hanya ada di papan multilayer, yang menyediakan jalur untuk daya dan ground. Desain umum, seperti papan dua lapis, empat lapis, dan enam lapis, mengacu pada jumlah lapisan sinyal dan lapisan daya/ground internal.
Desain Lapisan Dalam
1. Lapisan Tanah di Bawah Sinyal Kritis
Untuk sinyal kecepatan tinggi, jam, dan frekuensi tinggi, menempatkan lapisan tanah langsung di bawah sinyal ini meminimalkan panjang jalur loop dan mengurangi radiasi.
2. Bidang Daya dan Area Bidang Tanah
Dalam desain sirkuit berkecepatan tinggi, radiasi bidang daya dan interferensi sistem harus diminimalkan. Biasanya, area bidang daya harus lebih kecil daripada bidang tanah agar bidang tanah dapat melindungi bidang daya. Aturan umum adalah mengecilkan bidang daya ke dalam sebesar dua kali ketebalan dielektrik dibandingkan dengan bidang tanah.
3. Rencana Penumpukan Lapisan
Bidang daya harus berdekatan dengan bidang tanah yang sesuai untuk membentuk kapasitansi kopling. Hal ini, dikombinasikan dengan kapasitor decoupling, mengurangi impedansi bidang daya dan menyediakan penyaringan yang efektif.
4. Pemilihan Bidang Referensi
Pemilihan bidang referensi sangat penting. Meskipun bidang daya dan bidang tanah dapat berfungsi sebagai referensi, bidang tanah umumnya menawarkan perlindungan yang lebih baik karena biasanya dibumikan. Bidang tanah lebih disukai sebagai bidang referensi.
5. Hindari Perutean Lintas Area
Sinyal kritis di lapisan yang berdekatan tidak boleh melintasi area yang tersegmentasi. Segmentasi silang dapat menciptakan loop sinyal yang besar, yang mengakibatkan radiasi dan kopling yang signifikan.
6. Daya dan Pengalihan Tanah
Jaga integritas bidang tanah. Hindari mengarahkan jalur sinyal melaluinya. Jika kepadatan sinyal tinggi, pertimbangkan untuk mengarahkannya di sepanjang tepi bidang daya.
Pembuatan Lapisan Dalam
Proses produksi untuk lapisan dalam hanyalah satu bagian dari alur kerja fabrikasi PCB yang rumit. Produksi lapisan dalam harus memperhitungkan langkah-langkah lain dalam proses tersebut, seperti toleransi laminasi dan pengeboran, yang dapat memengaruhi kualitas dan hasil. PCB multilapis, khususnya, memerlukan proses yang lebih rumit dibandingkan dengan papan satu atau dua lapis. Desainer harus mempertimbangkan kerumitan ini selama fase desain.
1. Lepaskan Pembalut Non-Fungsional (NFP)
Bantalan non-fungsional (NFP) adalah bantalan di lapisan dalam yang tidak terhubung ke jaringan apa pun. Selama pembuatan PCB, NFP dihilangkan karena tidak memengaruhi fungsionalitas produk tetapi dapat memengaruhi kualitas dan efisiensi produksi.
（PIC-PCB Lapisan Dalam-4）
2. Menangani Vias Padat di Area BGA
Perangkat BGA sering kali memiliki tapak kecil dengan pin yang rapat, yang menyebabkan saluran keluar via yang rapat. Selama proses produksi, via harus menjaga jarak aman dari jejak dan area tembaga untuk mencegah korsleting selama laminasi dan pengeboran. Jika tembaga di antara via tidak dapat ditahan, hal itu dapat menyebabkan sirkuit terbuka di jaringan. Teknisi CAM harus mengatasi hal ini dengan menambahkan jembatan tembaga di antara via untuk memastikan konektivitas jaringan.
3. Mengatasi Anomali Desain Lapisan Dalam
Dalam desain lapisan dalam yang menggunakan film negatif, jika semua vias sepenuhnya terisolasi dari tembaga, tidak ada koneksi fungsional yang tercapai. Desain seperti itu membuat lapisan dalam tidak efektif. Produsen akan mengonfirmasi dengan desainer untuk memverifikasi apakah desain tersebut disengaja atau jika tembaga belum ditetapkan ke jaringan.
4. Hambatan Film Negatif di Lapisan Dalam
Selama pembagian bidang daya dan bidang tanah di lapisan dalam, via yang padat dapat menciptakan kemacetan dalam konduktivitas jaringan. Jika jembatan tembaga yang menghubungkan jaringan daya terlalu sempit, jembatan tersebut tidak dapat mengalirkan arus yang cukup, yang mengakibatkan potensi kegagalan papan. Dalam kasus yang parah, kemacetan dapat menyebabkan sirkuit terbuka, yang mengakibatkan kegagalan desain.
Dengan memperhatikan pertimbangan ini, insinyur PCB dapat meningkatkan kemampuan manufaktur dan keandalan lapisan dalam sambil menghindari kesalahan desain selama fabrikasi.
