Bir PCB mühendisi bir ürünü tasarladığında, bu sadece bileşen yerleştirme ve yönlendirmeden daha fazlasını içerir. İç katmanlardaki güç ve toprak düzlemlerini tasarlamak da aynı derecede kritiktir. İç katmanları yönetmek, güç bütünlüğü, sinyal bütünlüğü, elektromanyetik uyumluluk ve Üretilebilirlik için Tasarımın dikkate alınmasını gerektirir.
İç Katmanlar ve Dış Katmanlar Arasındaki Fark
Dış katmanlar, bileşenleri yönlendirmek ve lehimlemek için kullanılırken, iç katmanlar güç ve topraklama düzlemlerine ayrılmıştır. Bu katmanlar yalnızca güç ve topraklama için yollar sağladıkları çok katmanlı kartlarda bulunur. Çift katmanlı, dört katmanlı ve altı katmanlı kartlar gibi yaygın tasarımlar, sinyal katmanlarının ve dahili güç/topraklama katmanlarının sayısına atıfta bulunur.
İç Katman Tasarımı
1. Kritik Sinyaller Altındaki Zemin Katmanı
Yüksek hızlı, saat ve yüksek frekanslı sinyaller için, bu sinyallerin hemen altına bir toprak katmanı yerleştirmek, döngü yolu uzunluğunu en aza indirir ve radyasyonu azaltır.
2. Güç Düzlemi ve Toprak Düzlemi Alanı
Yüksek hızlı devre tasarımında, güç düzlemi radyasyonu ve sistem girişimi en aza indirilmelidir. Genellikle, güç düzlemi alanı, toprak düzleminin güç düzlemini korumasına izin vermek için toprak düzleminden daha küçük olmalıdır. Genel bir kural, güç düzlemini içeriye doğru küçültmektir. dielektrik kalınlığının iki katı yer düzlemine kıyasla.
3. Katmanlı Yığınlama Planı
Güç düzlemleri, kuplaj kapasitansı oluşturmak için karşılık gelen toprak düzlemlerine bitişik olmalıdır. Bu, ayırma kapasitörleriyle birleştirildiğinde güç düzlemi empedansını azaltır ve etkili filtreleme sağlar.
4. Referans Düzlem Seçimi
Referans düzleminin seçimi çok önemlidir. Güç ve toprak düzlemleri her ikisi de referans görevi görebilirken, toprak düzlemi genellikle topraklanmış olduğundan üstün koruma sağlar. Toprak düzlemleri referans düzlemleri olarak tercih edilir.
5. Çapraz Alan Yönlendirmesinden Kaçının
Bitişik katmanlardaki kritik sinyaller çapraz segmentli alanlara yayılmamalıdır. Çapraz segmentasyon büyük sinyal döngüleri oluşturabilir ve bu da önemli radyasyon ve kuplajla sonuçlanabilir.
6. Güç ve Toprak Yönlendirmesi
Toprak düzleminin bütünlüğünü koruyun. Sinyal hatlarını içinden geçirmekten kaçının. Sinyal yoğunluğu yüksekse, güç düzleminin kenarları boyunca yönlendirmeyi düşünün.
İç Katman Üretimi
İç katmanlar için üretim süreci, karmaşık PCB üretim iş akışının sadece bir parçasıdır. İç katman üretimi, kaliteyi ve verimi etkileyebilecek laminasyon ve delme toleransları gibi süreçteki diğer adımları da hesaba katmalıdır. Özellikle çok katmanlı PCB'ler, tek veya çift katmanlı kartlara kıyasla daha karmaşık süreçler gerektirir. Tasarımcılar, tasarım aşamasında bu karmaşıklıkları dikkate almalıdır.
1. İşlevsel Olmayan Pedleri (NFP'ler) Kaldırın
İşlevsel olmayan pedler (NFP'ler), herhangi bir ağa bağlı olmayan iç katmanlardaki pedlerdir. PCB üretimi sırasında, NFP'ler ürünün işlevselliğini etkilemediği ancak kaliteyi ve üretim verimliliğini etkileyebildiği için çıkarılır.
(PIC-PCB İç Katman-4)
2. BGA Alanlarında Yoğun Viaları Yönetin
BGA aygıtları genellikle yoğun şekilde paketlenmiş pinlere sahip küçük ayak izlerine sahiptir ve bu da yoğun via fan-out'larına yol açar. Üretim sırasında, laminasyon ve delme sırasında kısa devreleri önlemek için via'lar izlerden ve bakır alanlardan güvenli bir mesafede tutulmalıdır. Via'lar arasındaki bakır tutulamazsa, ağda açık devrelere neden olabilir. CAM mühendisleri, ağ bağlantısını sağlamak için via'lar arasına bakır köprüler ekleyerek bunu ele almalıdır.
3. Adres İç Katman Tasarım Anomalileri
Negatif filmler kullanan iç katman tasarımlarında, tüm geçişler bakırdan tamamen izole edilmişse, işlevsel bir bağlantı elde edilemez. Bu tür tasarımlar iç katmanı etkisiz hale getirir. Üreticiler, tasarımın kasıtlı olup olmadığını veya bakırın bir ağa atanmamış olup olmadığını doğrulamak için tasarımcılarla teyit edecektir.
4. İç Katmanlarda Negatif Film Darboğazları
Güç ve toprak düzlemlerinin iç katmanlarda bölünmesi sırasında, yoğun geçişler ağ iletkenliğinde darboğazlar yaratabilir. Güç ağlarını birbirine bağlayan bakır köprü çok darsa, yeterli akımı taşıyamaz ve bu da olası bir kart arızasına yol açar. Ciddi durumlarda, darboğazlar açık devrelere neden olabilir ve bu da tasarım hatasına yol açabilir.
PCB mühendisleri bu hususları dikkate alarak, üretim sırasında tasarım hatalarından kaçınırken iç katmanların üretilebilirliğini ve güvenilirliğini artırabilirler.
