【工程师进阶】搞懂PCB内层的可制造性设计是关键

 

PCB工程师layout一款产品，不仅仅是布局布线，内层的电源平面、地平面的设计也非常重要。处理内层不仅要考虑电源完整性、信号完整性、电磁兼容性，还需要考虑DFM可制造性。

PCB表层是用来走线焊接元器件的，内层则是规划电源/接地层，该层仅用于多层板，主要用于布置电源线和接地线。我们称之为双层板、四层板和六层板，通常指信号层和内部电源/接地层的数量。

 

 

4个重要的内层设计问题

 

在高速信号，时钟信号，高频信号等关键信号的下面设计地线层，这样信号环路的路径最短，辐射最小。

高速电路设计过程中，必须考虑如何处理电源的辐射和对整个系统的干扰问题，一般情况电源层平面的面积小于地平面的面积，缩进2倍的介质厚度为最佳，可以对电源起屏蔽作用。

层叠规划 

电源层平面与相应的地平面相邻，目的是形成耦合电容，并与PCB板上的去耦电容共同作用，降低电源平面阻抗，同时获得较宽的滤波效果。
 

选择参考平面 

参考层的选择非常重要，理论上电源层和地平面层都能作为参考层，但是地平面层一般可以接地，屏蔽效果要比电源层好很多，所以一般优先选择地平面作为参考平面。
 

信号线不能跨区域走线 

相邻两层的关键信号不能跨分割区，否则会形成较大的信号环路，产生较强的辐射和耦合。
 

电源、地走线规划 

要保持地平面的完整性，不能在地平面走线，如果信号线密度太大，可以考虑在电源层的边缘走线。
 

 

影响内层制造的多种情况

 

由于PCB制造复杂的工艺流程，内层制造的工艺只是其中一部分，在生产内层板时还需考虑其他工序的工艺影响内层的制造能力，比如压合公差、钻孔公差都会影响内层的品质良率。
 

PCB的层数可分为单面板、双面板、多层板，这三种板子工艺流程也大不相同，尤其是多层板，生产工艺比单双面板复杂许多，因此在设计多层板时，需考虑多层板复杂的工艺流程及DFM可制造性设计。

删除独立焊盘 

独立焊盘就是非功能性的PAD，在内层不与任何网络相连，在PCB制造过程中会取消独立焊盘，因为此独立焊盘取消对产品的设计功能无影响，反而在制造时会影响品质及生产效率。
 

内层BGA区域 

BGA器件比较小，引脚非常多，因此设计出的过孔非常密集，在制造过程中钻孔到走线、铜皮需要保留一定的间距，否则在压合及钻孔工序可能会短路，在保证钻孔距铜皮、走线留一定的距离时，孔与孔中间的铜无法保留，会导致网络开路，因此在CAM工程师处理BGA区域时需注意孔与孔中间的铜开路了需补铜桥，保证生产后网络连接不断开。
 

内层设计异常 

内层负片的孔全部有孔环，转成正片图形就是所有孔与铜皮不相连完全隔离，完全隔离就等于内层没有任何作用，不做内层都可以，生产制造遇到此问题会跟设计工程师确认，是否设计异常，内层铜皮没有添加网络导致完全隔离。
 

内层负片瓶颈 

在内层设计电源层、地层分割时，由于过孔密集会出现网络导通的瓶颈，电源网络导通的铜桥宽度不够，会导致过不了相匹配的电流，从而导致烧板，甚至有些瓶颈位置直接开路，导致产品设计失败。
 

 

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