PCB工程師layout一款產品,不僅僅是布局布線,內層的電源平面、地平面的設計也非常重要。處理內層不僅要考慮電源完整性、信號完整性、電磁兼容性,還需要考慮DFM可制造性。
PCB表層是用來走線焊接元器件的,內層則是規劃電源/接地層,該層僅用于多層板,主要用于布置電源線和接地線。我們稱之為雙層板、四層板和六層板,通常指信號層和內部電源/接地層的數量。
4個重要的內層設計問題
在高速信號,時鐘信號,高頻信號等關鍵信號的下面設計地線層,這樣信號環路的路徑最短,輻射最小。
高速電路設計過程中,必須考慮如何處理電源的輻射和對整個系統的干擾問題,一般情況電源層平面的面積小于地平面的面積,縮進2倍的介質厚度為最佳,可以對電源起屏蔽作用。
層疊規劃
電源層平面與相應的地平面相鄰,目的是形成耦合電容,并與PCB板上的去耦電容共同作用,降低電源平面阻抗,同時獲得較寬的濾波效果。
選擇參考平面
參考層的選擇非常重要,理論上電源層和地平面層都能作為參考層,但是地平面層一般可以接地,屏蔽效果要比電源層好很多,所以一般優先選擇地平面作為參考平面。
信號線不能跨區域走線
相鄰兩層的關鍵信號不能跨分割區,否則會形成較大的信號環路,產生較強的輻射和耦合。
電源、地走線規劃
要保持地平面的完整性,不能在地平面走線,如果信號線密度太大,可以考慮在電源層的邊緣走線。
影響內層制造的多種情況
由于PCB制造復雜的工藝流程,內層制造的工藝只是其中一部分,在生產內層板時還需考慮其他工序的工藝影響內層的制造能力,比如壓合公差、鉆孔公差都會影響內層的品質良率。
PCB的層數可分為單面板、雙面板、多層板,這三種板子工藝流程也大不相同,尤其是多層板,生產工藝比單雙面板復雜許多,因此在設計多層板時,需考慮多層板復雜的工藝流程及DFM可制造性設計。
刪除獨立焊盤
獨立焊盤就是非功能性的PAD,在內層不與任何網絡相連,在PCB制造過程中會取消獨立焊盤,因為此獨立焊盤取消對產品的設計功能無影響,反而在制造時會影響品質及生產效率。
內層BGA區域
BGA器件比較小,引腳非常多,因此設計出的過孔非常密集,在制造過程中鉆孔到走線、銅皮需要保留一定的間距,否則在壓合及鉆孔工序可能會短路,在保證鉆孔距銅皮、走線留一定的距離時,孔與孔中間的銅無法保留,會導致網絡開路,因此在CAM工程師處理BGA區域時需注意孔與孔中間的銅開路了需補銅橋,保證生產后網絡連接不斷開。
內層設計異常
內層負片的孔全部有孔環,轉成正片圖形就是所有孔與銅皮不相連完全隔離,完全隔離就等于內層沒有任何作用,不做內層都可以,生產制造遇到此問題會跟設計工程師確認,是否設計異常,內層銅皮沒有添加網絡導致完全隔離。
內層負片瓶頸
在內層設計電源層、地層分割時,由于過孔密集會出現網絡導通的瓶頸,電源網絡導通的銅橋寬度不夠,會導致過不了相匹配的電流,從而導致燒板,甚至有些瓶頸位置直接開路,導致產品設計失敗。
一鍵DFM檢測內層設計
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原文標題:【工程師進階】搞懂PCB內層的可制造性設計是關鍵
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