Ko inženir tiskanih vezij načrtuje izdelek, to vključuje več kot le namestitev in usmerjanje komponent. Prav tako je ključnega pomena načrtovanje napajalnih in ozemljitvenih ravnin v notranjih plasteh. Upravljanje notranjih plasti zahteva upoštevanje integritete napajanja, integritete signala, elektromagnetne združljivosti in načrtovanja za izdelavo.
Razlika med notranjimi in zunanjimi plastmi
Zunanje plasti se uporabljajo za usmerjanje in spajkanje komponent, notranje plasti pa so namenjene napajalnim in ozemljitvenim ravninam. Te plasti so prisotne le v večplastnih ploščah, kjer zagotavljajo poti za napajanje in ozemljitev. Pogoste zasnove, kot so dvoplastne, štiriplastne in šestplastne plošče, se nanašajo na število signalnih plasti in notranjih napajalnih/ozemljitvenih plasti.
Zasnova notranje plasti
1. Zemeljska plast pod kritičnimi signali
Pri visokohitrostnih, taktnih in visokofrekvenčnih signalih namestitev ozemljitvene plasti neposredno pod te signale zmanjša dolžino poti zanke in sevanje.
2. Območje napajalne ravnine in ozemljitvene ravnine
Pri načrtovanju visokohitrostnih vezij je treba čim bolj zmanjšati sevanje napajalne ravnine in motnje sistema. Običajno mora biti površina napajalne ravnine manjša od ozemljitvene ravnine, da lahko ozemljitvena ravnina zaščiti napajalno ravnino. Splošno pravilo je, da se napajalna ravnina skrči navznoter z dvakrat večja od debeline dielektrika v primerjavi z ozemljitveno ravnino.
3. Načrt zlaganja plasti
Napajalne ravnine morajo biti ob ustreznih ozemljitvenih ravninah, da tvorijo sklopno kapacitivnost. To v kombinaciji z ločilnimi kondenzatorji zmanjša impedanco napajalne ravnine in zagotavlja učinkovito filtriranje.
4. Izbira referenčne ravnine
Izbira referenčne ravnine je ključnega pomena. Čeprav lahko napajalna in ozemljitvena ravnina delujeta kot referenca, ozemljitvena ravnina običajno ponuja boljšo zaščito, saj je običajno ozemljena. Ozemljitvene ravnine so prednostne kot referenčne ravnine.
5. Izogibajte se usmerjanju prek območij
Kritični signali v sosednjih plasteh se ne smejo križati na območjih. Križna segmentacija lahko ustvari velike signalne zanke, kar povzroči znatno sevanje in sklopitev.
6. Napajanje in ozemljitev
Ohranite celovitost ozemljitvene ravnine. Izogibajte se napeljavi signalnih vodov skoznjo. Če je gostota signala visoka, razmislite o napeljavi vzdolž robov napajalne ravnine.
Izdelava notranje plasti
Proizvodni proces notranjih plasti je le en del kompleksnega delovnega procesa izdelave tiskanih vezij. Proizvodnja notranjih plasti mora upoštevati tudi druge korake v procesu, kot so tolerance laminiranja in vrtanja, ki lahko vplivajo na kakovost in izkoristek. Zlasti večplastne tiskane vezije zahtevajo bolj zapletene postopke v primerjavi z enoslojnimi ali dvoslojnimi ploščami. Oblikovalci morajo te kompleksnosti upoštevati že med fazo načrtovanja.
1. Odstranite nefunkcionalne blazinice (NFP)
Nefunkcionalne ploščice (NFP) so ploščice v notranjih plasteh, ki niso povezane z nobenim omrežjem. Med proizvodnjo tiskanih vezij se NFP odstranijo, ker ne vplivajo na funkcionalnost izdelka, lahko pa vplivajo na kakovost in učinkovitost proizvodnje.
(Notranji sloj PIC-PCB-4)
2. Obvladovanje gostih prehodov v območjih BGA
Naprave BGA imajo pogosto majhne odtise z gosto razporejenimi nožicami, kar vodi do gostega razporejanja prehodov. Med proizvodnjo morajo prehodi vzdrževati varno razdaljo od sledi in bakrenih območij, da se preprečijo kratki stiki med laminiranjem in vrtanjem. Če bakra med prehodi ni mogoče ohraniti, lahko to povzroči odprte tokokroge v omrežju. Inženirji CAM morajo to rešiti z dodajanjem bakrenih mostičkov med prehodi, da zagotovijo omrežno povezljivost.
3. Odpravljanje anomalij v zasnovi notranje plasti
Pri zasnovah notranjih plasti z negativnimi filmi, če so vse odprtine popolnoma izolirane od bakra, ni dosežena funkcionalna povezava. Takšne zasnove naredijo notranjo plast neučinkovito. Proizvajalci se bodo s projektanti pogovorili o tem, ali je zasnova namerna ali baker ni bil dodeljen omrežju.
4. Ozka grla negativnih filmov v notranjih plasteh
Med delitvijo napajalnih in ozemljitvenih ravnin v notranjih plasteh lahko gosti prehodi povzročijo ozka grla v prevodnosti omrežja. Če je bakreni mostiček, ki povezuje napajalna omrežja, preozek, ne more prenesti zadostnega toka, kar lahko povzroči okvaro plošče. V hujših primerih lahko ozka grla povzročijo odprta vezja, kar povzroči okvaro zasnove.
Z obravnavo teh vidikov lahko inženirji tiskanih vezij izboljšajo izdelovalnost in zanesljivost notranjih plasti, hkrati pa se izognejo konstrukcijskim pastem med izdelavo.
