Keď inžinier plošných spojov navrhuje produkt, zahŕňa to viac než len umiestnenie a smerovanie súčiastok. Navrhovanie napájacích a uzemňovacích rovín vo vnútorných vrstvách je rovnako dôležité. Riadenie vnútorných vrstiev si vyžaduje zváženie integrity napájania, integrity signálu, elektromagnetickej kompatibility a návrhu pre vyrobiteľnosť.
Rozdiel medzi vnútornými a vonkajšími vrstvami
Vonkajšie vrstvy sa používajú na smerovanie a spájkovanie súčiastok, zatiaľ čo vnútorné vrstvy sú určené pre napájacie a uzemňovacie roviny. Tieto vrstvy sú prítomné iba vo viacvrstvových doskách, kde poskytujú cesty pre napájanie a uzemnenie. Bežné konštrukcie, ako sú dvojvrstvové, štvorvrstvové a šesťvrstvové dosky, sa vzťahujú na počet signálových vrstiev a vnútorných napájacích/uzemňovacích vrstiev.
Dizajn vnútornej vrstvy
1. Vrstva zeme pod kritickými signálmi
V prípade vysokorýchlostných, hodinových a vysokofrekvenčných signálov minimalizuje umiestnenie uzemňovacej vrstvy priamo pod tieto signály dĺžku dráhy slučky a znižuje vyžarovanie.
2. Plocha napájacej roviny a uzemňovacej roviny
Pri návrhu vysokorýchlostných obvodov sa musí minimalizovať vyžarovanie a rušenie systému z výkonovej roviny. Plocha výkonovej roviny by mala byť typicky menšia ako uzemňovacia rovina, aby uzemňovacia rovina mohla tieniť výkonovú rovinu. Bežným pravidlom je zmenšiť výkonovú rovinu smerom dovnútra o... dvojnásobok hrúbky dielektrika v porovnaní so základnou rovinou.
3. Plán stohovania vrstiev
Napájacie roviny by mali byť priľahlé k zodpovedajúcim uzemňovacím rovinám, aby sa vytvorila väzbová kapacita. To v kombinácii s oddeľovacími kondenzátormi znižuje impedanciu napájacej roviny a zabezpečuje účinné filtrovanie.
4. Výber referenčnej roviny
Výber referenčnej roviny je kľúčový. Hoci napájacie aj uzemňovacie roviny môžu slúžiť ako referenčné roviny, uzemňovacia rovina vo všeobecnosti ponúka lepšie tienenie, pretože je typicky uzemnená. Ako referenčné roviny sa uprednostňujú uzemňovacie roviny.
5. Vyhnite sa smerovaniu naprieč oblasťami
Kritické signály v susedných vrstvách nesmú mať krížovo segmentované oblasti. Krížová segmentácia môže vytvoriť rozsiahle signálové slučky, čo má za následok významné žiarenie a väzbu.
6. Smerovanie napájania a uzemnenia
Zachovajte integritu uzemňovacej roviny. Vyhnite sa vedeniu signálových vedení cez ňu. Ak je hustota signálu vysoká, zvážte vedenie pozdĺž okrajov napájacej roviny.
Výroba vnútornej vrstvy
Výrobný proces vnútorných vrstiev je len jednou časťou komplexného pracovného postupu výroby dosiek plošných spojov. Výroba vnútorných vrstiev musí zohľadňovať ďalšie kroky v procese, ako sú tolerancie laminácie a vŕtania, ktoré môžu ovplyvniť kvalitu a výťažnosť. Najmä viacvrstvové dosky plošných spojov vyžadujú zložitejšie procesy v porovnaní s jedno- alebo dvojvrstvovými doskami. Návrhári musia tieto zložitosti zvážiť už počas fázy návrhu.
1. Odstráňte nefunkčné vložky (NFP)
Nefunkčné kontaktné plochy (NFP) sú kontaktné plochy vo vnútorných vrstvách, ktoré nie sú pripojené k žiadnej sieti. Počas výroby dosiek plošných spojov sa NFP odstraňujú, pretože nemajú vplyv na funkčnosť produktu, ale môžu ovplyvniť kvalitu a efektivitu výroby.
(Vnútorná vrstva PIC-PCB-4)
2. Zvládnutie hustých prechodov v oblastiach BGA
Súčiastky BGA majú často malé rozmery s husto usporiadanými pinmi, čo vedie k hustému rozptylu prechodov. Počas výroby musia byť prechody v bezpečnej vzdialenosti od vodičov a medených oblastí, aby sa predišlo skratom počas laminovania a vŕtania. Ak sa meď medzi prechodmi nedá zachovať, môže to spôsobiť prerušenie obvodov v sieti. Inžinieri CAM musia tento problém riešiť pridaním medených mostíkov medzi prechody, aby sa zabezpečila sieťová konektivita.
3. Riešenie anomálií návrhu vnútornej vrstvy
V dizajnoch vnútorných vrstiev s použitím negatívnych filmov, ak sú všetky prechody úplne izolované od medi, nedosiahne sa žiadne funkčné spojenie. Takéto dizajny robia vnútornú vrstvu neúčinnou. Výrobcovia si s dizajnérmi overia, či je návrh zámerný alebo či meď nebola priradená k sieti.
4. Úzke miesta negatívneho filmu vo vnútorných vrstvách
Počas delenia napájacích a uzemňovacích rovín vo vnútorných vrstvách môžu husté prechody vytvárať úzke miesta vo vodivosti siete. Ak je medený mostík spájajúci napájacie siete príliš úzky, nemôže prenášať dostatočný prúd, čo môže viesť k potenciálnemu zlyhaniu dosky. V závažných prípadoch môžu úzke miesta spôsobiť prerušené obvody, čo má za následok zlyhanie návrhu.
Riešením týchto aspektov môžu inžinieri plošných spojov zlepšiť vyrobiteľnosť a spoľahlivosť vnútorných vrstiev a zároveň sa vyhnúť konštrukčným chybám počas výroby.
