När en kretskortsingenjör utformar en produkt innebär det mer än bara placering och routing av komponenter. Att designa kraft- och jordplanen i de inre lagren är lika viktigt. Att hantera de inre lagren kräver hänsyn till kraftintegritet, signalintegritet, elektromagnetisk kompatibilitet och design för tillverkningsbarhet.
Skillnaden mellan inre lager och yttre lager
Yttre lager används för kabeldragning och lödning av komponenter, medan inre lager är dedikerade till kraft- och jordplan. Dessa lager finns endast i flerskiktskort, där de tillhandahåller vägar för kraft och jord. Vanliga konstruktioner, såsom dubbelskikts-, fyrskikts- och sexskiktskort, hänvisar till antalet signallager och interna kraft-/jordlager.
Design av det inre lagret
1. Markskikt under kritiska signaler
För höghastighets-, klock- och högfrekventa signaler minimerar placering av ett jordlager direkt under dessa signaler slingans väglängd och minskar strålningen.
2. Kraftplan och jordplansarea
Vid höghastighetskretsdesign måste effektplanets strålning och systemstörningar minimeras. Vanligtvis bör effektplanets area vara mindre än jordplanet för att jordplanet ska kunna skydda effektplanet. En vanlig regel är att krympa effektplanet inåt med dubbelt så stor dielektrisk tjocklek jämfört med jordplanet.
3. Lagerstaplingsplan
Effektplan bör ligga intill sina motsvarande jordplan för att bilda kopplingskapacitans. Detta, i kombination med avkopplingskondensatorer, minskar effektplanets impedans och ger effektiv filtrering.
4. Val av referensplan
Valet av referensplan är avgörande. Medan både kraft- och jordplan kan fungera som referenser, erbjuder jordplanet generellt sett överlägsen avskärmning eftersom det vanligtvis är jordat. Jordplan är att föredra som referensplan.
5. Undvik korsningsrutning
Kritiska signaler i angränsande lager får inte korssegmenteras. Korssegmentering kan skapa stora signalslingor, vilket resulterar i betydande strålning och koppling.
6. Ström- och jordledning
Bibehåll jordplanets integritet. Undvik att dra signalledningar genom det. Om signaltätheten är hög, överväg att dra längs kanterna på effektplanet.
Tillverkning av inre lager
Tillverkningsprocessen för innerlager är bara en del av det komplexa arbetsflödet för tillverkning av kretskort. Produktionen av innerlager måste ta hänsyn till andra steg i processen, såsom laminering och borrtoleranser, vilket kan påverka kvalitet och utbyte. Flerlagers-kretskort kräver i synnerhet mer komplicerade processer jämfört med enkel- eller dubbellagerskort. Konstruktörer måste beakta dessa komplexiteter under designfasen.
1. Ta bort icke-funktionella dynor (NFP)
Icke-funktionella plattor (NFP) är plattor i de inre lagren som inte är anslutna till något nätverk. Under tillverkning av kretskort tas NFP bort eftersom de inte påverkar produktens funktionalitet men kan påverka kvalitet och produktionseffektivitet.
(PIC-PCB inre lager-4)
2. Hantera täta vias i BGA-områden
BGA-enheter har ofta små utrymmen med tätt packade stift, vilket leder till täta utsprång mellan via-kablarna. Under tillverkningen måste via-kablarna hållas på ett säkert avstånd från spår och kopparområden för att förhindra kortslutningar under laminering och borrning. Om kopparn mellan via-kablarna inte kan behållas kan det orsaka öppna kretsar i nätverket. CAM-ingenjörer måste åtgärda detta genom att lägga till kopparbryggor mellan via-kablarna för att säkerställa nätverksanslutning.
3. Åtgärda avvikelser i det inre lagrets design
I konstruktioner med inre lager som använder negativa filmer, uppnås ingen funktionell anslutning om alla vias är helt isolerade från kopparn. Sådana konstruktioner gör det inre lagret ineffektivt. Tillverkare kommer att bekräfta med konstruktörerna om konstruktionen är avsiktlig eller om kopparn inte har tilldelats ett nätverk.
4. Flaskhalsar i negativa filmer i de inre lagren
Vid uppdelning av kraft- och jordplan i inre lager kan täta vias skapa flaskhalsar i nätverkets konduktivitet. Om kopparbryggan som förbinder kraftnäten är för smal kan den inte bära tillräckligt med ström, vilket kan leda till potentiellt kortfel. I allvarliga fall kan flaskhalsar orsaka öppna kretsar, vilket resulterar i konstruktionsfel.
Genom att ta hänsyn till dessa överväganden kan kretskortsingenjörer förbättra tillverkningsbarheten och tillförlitligheten hos innerlager samtidigt som de undviker designfallgropar under tillverkningen.
