Когда инженер печатных плат разрабатывает продукт, это включает в себя не только размещение и маршрутизацию компонентов. Проектирование силовых и заземляющих плоскостей во внутренних слоях не менее важно. Управление внутренними слоями требует учета целостности питания, целостности сигнала, электромагнитной совместимости и проектирования для технологичности.
Разница между внутренними и внешними слоями
Внешние слои используются для маршрутизации и пайки компонентов, в то время как внутренние слои предназначены для плоскостей питания и заземления. Эти слои присутствуют только в многослойных платах, где они обеспечивают пути для питания и заземления. Обычные конструкции, такие как двухслойные, четырехслойные и шестислойные платы, относятся к числу сигнальных слоев и внутренних слоев питания/заземления.
Конструкция внутреннего слоя
1. Слой земли под критическими сигналами
Для высокоскоростных, тактовых и высокочастотных сигналов размещение слоя заземления непосредственно под этими сигналами минимизирует длину контура и уменьшает излучение.
2. Зона силовой плоскости и заземляющей плоскости
В высокоскоростной схеме излучение плоскости питания и помехи системы должны быть сведены к минимуму. Обычно площадь плоскости питания должна быть меньше площади плоскости заземления, чтобы плоскость заземления могла экранировать плоскость питания. Общее правило заключается в том, чтобы сжать плоскость питания внутрь в два раза больше толщины диэлектрика по сравнению с наземной плоскостью.
3. План укладки слоев
Силовые плоскости должны быть смежными с соответствующими им заземляющими плоскостями для формирования соединительной емкости. Это, в сочетании с развязывающими конденсаторами, снижает импеданс силовой плоскости и обеспечивает эффективную фильтрацию.
4. Выбор опорной плоскости
Выбор опорной плоскости имеет решающее значение. Хотя плоскости питания и заземления могут выступать в качестве опорных плоскостей, заземляющая плоскость обычно обеспечивает превосходную экранировку, поскольку она обычно заземлена. Заземляющие плоскости предпочтительны в качестве опорных плоскостей.
5. Избегайте маршрутизации через перекрестные зоны
Критические сигналы в соседних слоях не должны пересекать сегментированные области. Перекрестная сегментация может создавать большие сигнальные петли, что приводит к значительному излучению и связи.
6. Прокладка кабеля питания и заземления
Поддерживайте целостность плоскости заземления. Избегайте прокладки сигнальных линий через нее. Если плотность сигнала высокая, рассмотрите возможность прокладки по краям плоскости питания.
Производство внутреннего слоя
Процесс изготовления внутренних слоев — это всего лишь часть сложного рабочего процесса изготовления печатных плат. Производство внутренних слоев должно учитывать другие этапы процесса, такие как допуски ламинирования и сверления, которые могут повлиять на качество и выход продукции. Многослойные печатные платы, в частности, требуют более сложных процессов по сравнению с одно- или двухслойными платами. Проектировщики должны учитывать эти сложности на этапе проектирования.
1. Удалить нефункциональные прокладки (НФП)
Нефункциональные площадки (NFP) — это площадки во внутренних слоях, которые не подключены ни к одной сети. Во время производства печатных плат NFP удаляются, поскольку они не влияют на функциональность продукта, но могут повлиять на качество и эффективность производства.
（PIC-PCB Внутренний слой-4）
2. Обработка плотных переходных отверстий в областях BGA
Устройства BGA часто имеют небольшие посадочные места с плотно упакованными штырьками, что приводит к плотным разветвлениям переходов. Во время производства переходы должны сохранять безопасное расстояние от дорожек и медных областей, чтобы предотвратить короткие замыкания во время ламинирования и сверления. Если медь между переходами не может быть сохранена, это может привести к разрывам цепей в сети. Инженеры CAM должны решать эту проблему, добавляя медные мосты между переходами, чтобы обеспечить сетевое подключение.
3. Устранение аномалий дизайна внутреннего слоя
В конструкциях внутреннего слоя с использованием негативных пленок, если все переходы полностью изолированы от меди, функциональное соединение не достигается. Такие конструкции делают внутренний слой неэффективным. Производители будут подтверждать у проектировщиков, чтобы проверить, является ли конструкция преднамеренной или медь не была назначена в сеть.
4. Узкие места во внутренних слоях негативной пленки
Во время разделения силовых и заземляющих плоскостей во внутренних слоях плотные переходы могут создавать узкие места в проводимости сети. Если медный мост, соединяющий силовые сети, слишком узкий, он не может проводить достаточный ток, что может привести к потенциальному отказу платы. В тяжелых случаях узкие места могут привести к разрыву цепей, что приведет к отказу конструкции.
Принимая во внимание эти соображения, инженеры-проектировщики печатных плат могут повысить технологичность и надежность внутренних слоев, избегая при этом ошибок проектирования в процессе изготовления.
