PCB工程師layout分享：內層的電源平面、地平面的設計

華秋 · 發(fā)表于 2022-12-8 11:58:04

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內層與表層的區(qū)別，表層是用來走線焊接元器件的，內層則是規(guī)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。

內層設計

在高速信號，試中信號，高頻信號等關鍵信號的下面設計地線層，這樣信號環(huán)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(tǒng)的干擾。一般情況要使電源層平面的面積小于地平面的面積，這樣可以對電源起屏蔽作用。一般要求電源平面比地平面縮進2倍的介質厚度。

層疊規(guī)劃

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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。

參考平面

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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(yōu)先選擇地平面作為參考平面。

信號線不能跨區(qū)域走線

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相鄰兩層的關鍵信號不能跨分割區(qū)，否則會形成較大的信號環(huán)路，產生較強的輻射和耦合。

電源、地走線規(guī)劃

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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。

內層制造

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的層數不同，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。

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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。

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內層BGA區(qū)域

BGA器件比較小，引腳非常多，因此扇出的過孔非常密集。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(qū)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。

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內層設計異常

內層負片的孔全部有孔環(huán)，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。

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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。

DFM內層設計檢測

華秋DFM的檢測項，對于上文提到的可制造性問題都能夠檢測出來，并提示存在的制造風險，設計工程師使用華秋DFM可在制造前發(fā)現設計存在的缺陷。在制造前修改檢測的問題點，避免設計的產品在制造過程中出現問題，從而提升產品的成功率，減少多次試樣的成本。