內層的電源平面、地平面如何設計？

華秋電子

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內層與表層的區別，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。

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。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，所以一般優先選擇地平面作為參考平面。

信號線不能跨區域走線

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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

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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，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。