Quando um engenheiro de PCB projeta um produto, ele envolve mais do que apenas o posicionamento e o roteamento dos componentes. Projetar os planos de energia e aterramento nas camadas internas é igualmente crucial. O gerenciamento das camadas internas exige considerações sobre a integridade da energia, a integridade do sinal, a compatibilidade eletromagnética e o Projeto para Fabricabilidade.
Diferença entre camadas internas e externas
As camadas externas são usadas para roteamento e soldagem de componentes, enquanto as camadas internas são dedicadas aos planos de alimentação e aterramento. Essas camadas estão presentes apenas em placas multicamadas, onde fornecem caminhos para alimentação e aterramento. Projetos comuns, como placas de camada dupla, quatro camadas e seis camadas, referem-se ao número de camadas de sinal e camadas internas de alimentação/aterramento.
Design de Camada Interna
1. Camada de solo sob sinais críticos
Para sinais de alta velocidade, clock e alta frequência, colocar uma camada de aterramento diretamente abaixo desses sinais minimiza o comprimento do caminho do loop e reduz a radiação.
2. Plano de potência e área do plano de solo
Em projetos de circuitos de alta velocidade, a radiação do plano de alimentação e a interferência do sistema devem ser minimizadas. Normalmente, a área do plano de alimentação deve ser menor que a do plano de terra para permitir que este o proteja. Uma regra comum é reduzir a área do plano de alimentação para dentro em uma proporção de duas vezes a espessura do dielétrico em relação à do plano de terra.
3. Plano de empilhamento de camadas
Os planos de potência devem estar adjacentes aos seus planos de aterramento correspondentes para formar capacitância de acoplamento. Isso, combinado com capacitores de desacoplamento, reduz a impedância do plano de potência e proporciona uma filtragem eficaz.
4. Seleção do Plano de Referência
A escolha de um plano de referência é crucial. Embora os planos de energia e de aterramento possam atuar como referências, o plano de aterramento geralmente oferece blindagem superior, pois normalmente é aterrado. Os planos de aterramento são preferíveis como planos de referência.
5. Evite roteamento entre áreas
Sinais críticos em camadas adjacentes não devem cruzar áreas segmentadas. A segmentação cruzada pode criar grandes loops de sinal, resultando em radiação e acoplamento significativos.
6. Roteamento de energia e aterramento
Mantenha a integridade do plano de aterramento. Evite passar linhas de sinal por ele. Se a densidade do sinal for alta, considere passar ao longo das bordas do plano de energia.
Fabricação de Camadas Internas
O processo de fabricação das camadas internas é apenas uma parte do complexo fluxo de trabalho de fabricação de PCBs. A produção das camadas internas deve levar em conta outras etapas do processo, como tolerâncias de laminação e perfuração, que podem afetar a qualidade e o rendimento. PCBs multicamadas, em particular, exigem processos mais complexos em comparação com placas de camada única ou dupla. Os projetistas devem considerar essas complexidades durante a fase de projeto.
1. Remova os absorventes não funcionais (NFPs)
As almofadas não funcionais (NFPs) são almofadas nas camadas internas que não estão conectadas a nenhuma rede. Durante a fabricação de PCBs, as NFPs são removidas porque não afetam a funcionalidade do produto, mas podem afetar a qualidade e a eficiência da produção.
（Camada interna PIC-PCB-4）
2. Manipule vias densas em áreas BGA
Dispositivos BGA geralmente ocupam pouco espaço com pinos densamente compactados, resultando em densas extensões de vias. Durante a fabricação, as vias devem manter uma distância segura dos traços e áreas de cobre para evitar curtos-circuitos durante a laminação e a perfuração. Se o cobre entre as vias não puder ser retido, isso pode causar circuitos abertos na rede. Engenheiros de CAM devem resolver esse problema adicionando pontes de cobre entre as vias para garantir a conectividade da rede.
3. Abordar anomalias de design de camada interna
Em projetos de camada interna que utilizam filmes negativos, se todas as vias estiverem totalmente isoladas do cobre, nenhuma conexão funcional será alcançada. Esses projetos tornam a camada interna ineficaz. Os fabricantes confirmarão com os projetistas se o projeto é intencional ou se o cobre não foi atribuído a uma rede.
4. Gargalos de filme negativo em camadas internas
Durante a divisão dos planos de energia e aterramento nas camadas internas, vias densas podem criar gargalos na condutividade da rede. Se a ponte de cobre que conecta as redes de energia for muito estreita, ela não poderá transportar corrente suficiente, levando à potencial falha da placa. Em casos graves, gargalos podem causar circuitos abertos, resultando em falhas de projeto.
Ao abordar essas considerações, os engenheiros de PCB podem melhorar a capacidade de fabricação e a confiabilidade das camadas internas, evitando armadilhas de projeto durante a fabricação.
