Khi một kỹ sư PCB thiết kế một sản phẩm, nó liên quan đến nhiều thứ hơn là chỉ sắp xếp và định tuyến linh kiện. Thiết kế các mặt phẳng nguồn và mặt đất ở các lớp bên trong cũng quan trọng không kém. Quản lý các lớp bên trong đòi hỏi phải xem xét tính toàn vẹn của nguồn, tính toàn vẹn của tín hiệu, khả năng tương thích điện từ và Thiết kế để sản xuất.
Sự khác biệt giữa lớp bên trong và lớp bên ngoài
Các lớp bên ngoài được sử dụng để định tuyến và hàn các thành phần, trong khi các lớp bên trong dành riêng cho các mặt phẳng nguồn và đất. Các lớp này chỉ có trong các bo mạch nhiều lớp, nơi chúng cung cấp đường dẫn cho nguồn và đất. Các thiết kế phổ biến, chẳng hạn như bo mạch hai lớp, bốn lớp và sáu lớp, đề cập đến số lớp tín hiệu và các lớp nguồn/đất bên trong.
Thiết kế lớp bên trong
1. Lớp đất dưới tín hiệu quan trọng
Đối với tín hiệu tốc độ cao, xung nhịp và tần số cao, việc đặt lớp đất ngay bên dưới các tín hiệu này sẽ giảm thiểu độ dài đường truyền vòng lặp và giảm bức xạ.
2. Diện tích mặt phẳng nguồn và mặt phẳng đất
Trong thiết kế mạch tốc độ cao, bức xạ mặt phẳng công suất và nhiễu hệ thống phải được giảm thiểu. Thông thường, diện tích mặt phẳng công suất phải nhỏ hơn mặt phẳng đất để mặt phẳng đất có thể che chắn mặt phẳng công suất. Một quy tắc chung là thu nhỏ mặt phẳng công suất vào bên trong bằng gấp đôi độ dày điện môi so với mặt đất.
3. Kế hoạch xếp chồng lớp
Các mặt phẳng nguồn phải nằm cạnh các mặt phẳng đất tương ứng để tạo thành điện dung ghép nối. Điều này, kết hợp với tụ điện tách ghép, làm giảm trở kháng mặt phẳng nguồn và cung cấp khả năng lọc hiệu quả.
4. Lựa chọn mặt phẳng tham chiếu
Việc lựa chọn mặt phẳng tham chiếu là rất quan trọng. Trong khi mặt phẳng nguồn và mặt phẳng đất đều có thể hoạt động như mặt phẳng tham chiếu, mặt phẳng đất thường cung cấp khả năng che chắn tốt hơn vì nó thường được nối đất. Mặt phẳng đất được ưu tiên làm mặt phẳng tham chiếu.
5. Tránh tuyến đường xuyên vùng
Các tín hiệu quan trọng trong các lớp liền kề không được phân đoạn chéo các khu vực. Phân đoạn chéo có thể tạo ra các vòng tín hiệu lớn, dẫn đến bức xạ và ghép nối đáng kể.
6. Nguồn điện và định tuyến mặt đất
Duy trì tính toàn vẹn của mặt phẳng đất. Tránh định tuyến đường tín hiệu qua đó. Nếu mật độ tín hiệu cao, hãy cân nhắc định tuyến dọc theo các cạnh của mặt phẳng nguồn.
Sản xuất lớp bên trong
Quy trình sản xuất lớp bên trong chỉ là một phần của quy trình chế tạo PCB phức tạp. Sản xuất lớp bên trong phải tính đến các bước khác trong quy trình, chẳng hạn như dung sai cán mỏng và khoan, có thể ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất. PCB nhiều lớp, nói riêng, đòi hỏi các quy trình phức tạp hơn so với bo mạch một hoặc hai lớp. Các nhà thiết kế phải cân nhắc những sự phức tạp này trong giai đoạn thiết kế.
1. Loại bỏ các miếng lót không có chức năng (NFP)
Các miếng đệm không chức năng (NFP) là các miếng đệm ở các lớp bên trong không được kết nối với bất kỳ mạng nào. Trong quá trình sản xuất PCB, NFP bị loại bỏ vì chúng không ảnh hưởng đến chức năng của sản phẩm nhưng có thể ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả sản xuất.
（Lớp trong PIC-PCB-4）
2. Xử lý các lỗ thông dày đặc trong khu vực BGA
Các thiết bị BGA thường có diện tích nhỏ với các chân cắm dày đặc, dẫn đến quạt thông qua dày đặc. Trong quá trình sản xuất, các via phải duy trì khoảng cách an toàn với các dấu vết và khu vực đồng để ngăn ngừa đoản mạch trong quá trình cán mỏng và khoan. Nếu đồng giữa các via không được giữ lại, nó có thể gây ra các mạch hở trong mạng. Các kỹ sư CAM phải giải quyết vấn đề này bằng cách thêm các cầu đồng giữa các via để đảm bảo kết nối mạng.
3. Địa chỉ các bất thường về thiết kế lớp bên trong
Trong các thiết kế lớp bên trong sử dụng màng âm, nếu tất cả các lỗ thông đều được cách ly hoàn toàn khỏi đồng, thì không có kết nối chức năng nào đạt được. Các thiết kế như vậy làm cho lớp bên trong trở nên không hiệu quả. Các nhà sản xuất sẽ xác nhận với các nhà thiết kế để xác minh xem thiết kế có chủ ý hay đồng chưa được gán cho mạng lưới.
4. Nút thắt cổ chai phim âm bản ở các lớp bên trong
Trong quá trình phân chia mặt phẳng nguồn và mặt đất ở các lớp bên trong, các via dày đặc có thể tạo ra các nút thắt trong độ dẫn điện của mạng. Nếu cầu đồng kết nối mạng lưới điện quá hẹp, nó không thể truyền đủ dòng điện, dẫn đến hỏng bo mạch. Trong trường hợp nghiêm trọng, nút thắt có thể gây ra mạch hở, dẫn đến hỏng thiết kế.
Bằng cách giải quyết những cân nhắc này, các kỹ sư PCB có thể nâng cao khả năng sản xuất và độ tin cậy của các lớp bên trong đồng thời tránh được những sai sót trong thiết kế trong quá trình chế tạo.
