Gdy inżynier PCB układa produkt, obejmuje to więcej niż tylko rozmieszczenie i trasowanie komponentów. Zaprojektowanie płaszczyzn zasilania i uziemienia w warstwach wewnętrznych jest równie krytyczne. Zarządzanie warstwami wewnętrznymi wymaga uwzględnienia integralności zasilania, integralności sygnału, kompatybilności elektromagnetycznej i projektowania pod kątem możliwości produkcji.
Różnica między warstwami wewnętrznymi i zewnętrznymi
Warstwy zewnętrzne służą do trasowania i lutowania komponentów, podczas gdy warstwy wewnętrzne są przeznaczone do płaszczyzn zasilania i uziemienia. Warstwy te występują tylko w płytkach wielowarstwowych, gdzie zapewniają ścieżki zasilania i uziemienia. Typowe projekty, takie jak płytki dwuwarstwowe, czterowarstwowe i sześciowarstwowe, odnoszą się do liczby warstw sygnałowych i wewnętrznych warstw zasilania/uziemienia.
Projekt warstwy wewnętrznej
1. Warstwa gruntowa pod sygnałami krytycznymi
W przypadku sygnałów o dużej szybkości, częstotliwości i taktowaniu umieszczenie warstwy uziemiającej bezpośrednio pod tymi sygnałami minimalizuje długość ścieżki pętli i redukuje promieniowanie.
2. Obszar płaszczyzny zasilania i płaszczyzny uziemienia
W projektowaniu obwodów dużej prędkości promieniowanie płaszczyzny zasilania i zakłócenia systemu muszą być zminimalizowane. Zazwyczaj powierzchnia płaszczyzny zasilania powinna być mniejsza niż płaszczyzna uziemienia, aby płaszczyzna uziemienia mogła ekranować płaszczyznę zasilania. Powszechną zasadą jest zmniejszanie płaszczyzny zasilania do wewnątrz poprzez podwójna grubość dielektryka w porównaniu do płaszczyzny gruntu.
3. Plan układania warstw
Płaszczyzny zasilania powinny przylegać do odpowiadających im płaszczyzn uziemienia, aby utworzyć pojemność sprzęgającą. W połączeniu z kondensatorami odsprzęgającymi zmniejsza to impedancję płaszczyzny zasilania i zapewnia skuteczne filtrowanie.
4. Wybór płaszczyzny odniesienia
Wybór płaszczyzny odniesienia jest kluczowy. Podczas gdy płaszczyzny zasilania i uziemienia mogą działać jako odniesienia, płaszczyzna uziemienia zazwyczaj oferuje lepsze ekranowanie, ponieważ jest zazwyczaj uziemiona. Płaszczyzny uziemienia są preferowane jako płaszczyzny odniesienia.
5. Unikaj trasowania międzyobszarowego
Krytyczne sygnały w sąsiednich warstwach nie mogą krzyżować się w obszarach segmentowanych. Krzyżowanie się może tworzyć duże pętle sygnału, co skutkuje znacznym promieniowaniem i sprzężeniem.
6. Trasowanie zasilania i uziemienia
Zachowaj integralność płaszczyzny uziemienia. Unikaj prowadzenia przez nią linii sygnałowych. Jeśli gęstość sygnału jest wysoka, rozważ prowadzenie wzdłuż krawędzi płaszczyzny zasilania.
Produkcja warstwy wewnętrznej
Proces produkcyjny warstw wewnętrznych jest tylko jedną częścią złożonego procesu produkcji PCB. Produkcja warstw wewnętrznych musi uwzględniać inne etapy procesu, takie jak tolerancje laminowania i wiercenia, które mogą mieć wpływ na jakość i wydajność. W szczególności wielowarstwowe PCB wymagają bardziej skomplikowanych procesów w porównaniu do płytek jedno- lub dwuwarstwowych. Projektanci muszą brać pod uwagę te zawiłości w fazie projektowania.
1. Usuń niefunkcjonalne podkładki (NFP)
Non-functional pads (NFP) to pady w warstwach wewnętrznych, które nie są połączone z żadną siecią. Podczas produkcji PCB NFP są usuwane, ponieważ nie wpływają na funkcjonalność produktu, ale mogą wpływać na jakość i wydajność produkcji.
（PIC-PCB Wewnętrzna warstwa-4）
2. Radzenie sobie z gęstymi przelotkami w obszarach BGA
Urządzenia BGA często mają małe odciski z gęsto upakowanymi pinami, co prowadzi do gęstych rozgałęzień przelotek. Podczas produkcji przelotki muszą zachować bezpieczną odległość od ścieżek i obszarów miedzianych, aby zapobiec zwarciom podczas laminowania i wiercenia. Jeśli miedź między przelotkami nie może zostać zachowana, może to spowodować przerwy w obwodach w sieci. Inżynierowie CAM muszą rozwiązać ten problem, dodając miedziane mostki między przelotkami, aby zapewnić łączność sieciową.
3. Rozwiązywanie problemów z anomaliami projektowymi warstwy wewnętrznej
W projektach warstwy wewnętrznej wykorzystujących negatywowe filmy, jeśli wszystkie przelotki są całkowicie odizolowane od miedzi, nie uzyskuje się połączenia funkcjonalnego. Takie projekty sprawiają, że warstwa wewnętrzna jest nieskuteczna. Producenci potwierdzą z projektantami, czy projekt jest celowy, czy też miedź nie została przypisana do sieci.
4. Wąskie gardła w warstwach wewnętrznych negatywów
Podczas podziału płaszczyzn zasilania i uziemienia w warstwach wewnętrznych gęste przelotki mogą tworzyć wąskie gardła w przewodności sieci. Jeśli miedziany most łączący sieci zasilania jest zbyt wąski, nie może przenosić wystarczającego prądu, co może prowadzić do potencjalnej awarii płyty. W poważnych przypadkach wąskie gardła mogą powodować otwarte obwody, co skutkuje awarią projektu.
Dzięki uwzględnieniu tych kwestii inżynierowie PCB mogą zwiększyć możliwości produkcyjne i niezawodność warstw wewnętrznych, unikając przy tym pułapek projektowych w trakcie produkcji.
