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高端PCB电路板研发生产

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多层电路板的预设步骤(4)
2019-10-13
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11.4 内电层预设

多层板相对于平常的双层板和单层板的一个十分关紧的优势就是信号线和电源可以散布在不一样的板层上,增长信号的隔离程度和抗干扰性能。内电层为一铜膜层,该铜膜被瓜分为几个互相隔离的地区范围,每个地区范围的铜膜经过过孔与特别指定的电源或地线衔接,因此简化电源和地网络的走线,同时可以管用减小电源内部电阻。  

11.4.1 内电层预设有关设置

内电层一般为整片铜膜,与该铜膜具备相同网络名字的焊盘在经过内电层的时刻系统会半自动将其与铜膜连署起来。焊盘/过孔与内电层的连署方式以及铜膜和其它不归属该网络的焊盘的安全间距都可以在Power Plane Clearance选项中设置。挑选【Design】/【Rules…】指示,裸机Manufacturing选项,那里面的Power Plane Clearance和Power Plane Connect Style选项与内电层有关,其内部实质意义绍介如下所述。

1.Power Plane Clearance  
该规则用于设置内电层安全间距,主要指与该内电层没有网络连署的焊盘和过孔与该内电层的安全间距,如图11-11所示。在制作的时刻,与该内电层没有网络连署的焊盘在经过内电层时其四周围的铜膜便会被腐蚀掉,腐蚀的环形的尺寸即为该约束中设置的数字。

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2.Power Plane Connect Style  

该规则用于设置焊盘与内电层的方式。主要指与该内电层有网络连署的焊盘和过孔与该内电层连署时的方式。如图11-12所示。

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单机Properties(属性)按键,弹出其规则设置会话框,如图11-13所示。会话框左侧为规则的适合使用范围,在右侧的Rule Attributes下拉列表中可以挑选连署形式:Relief Connect、Direct Connect和No connect。Direct Connect即直邻接署,焊盘在经过内电层的时刻不把四周围的铜膜腐蚀掉,焊盘和内电层铜膜直邻接署;No connect指没有连署,即与该铜膜网络重名的焊盘不会被连署到内电层;预设担任职务的人普通认为合适而使用系统默许的Relief Connect连署方式,该规则的设置会话框如图11-13所示。

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这种焊盘连署方式经过导体扩展和绝缘空隙与内电层维持连署,那里面在Conductor Width选项中设置导体出口的宽度;Conductors选项中挑选导体出口的数量,可以挑选2个或4个;Expansion选项中设置导体扩展局部的宽度;Air-Gap选项中设置绝缘空隙的宽度。  

11.4.2 内电层瓜分办法

在本章的前几节已经绍介了多层板的重叠结构的挑选,内电层的树立和有关的设置,在本小节中将主要绍介多层板内电层的瓜分办法和步骤,供读者参照。  

(1)在瓜分内电层之前,首先需求定义一个内电层,这在面前的章节中已经有了绍介,本处不再赘述。挑选【Design】/【Split Planes…】指示,弹出如图11-14所示的内电层瓜分会话框。该会话框中的Current split planes栏三拇指内电层已经瓜分的地区范围。在本例中,内电层尚未被瓜分,所以图11-14所示的Current split planes栏为空白。Current split planes栏下的Add、Edit、Delete按键作别用于添加新的电源地区范围,编辑选中的网络和删去选中的网络。按键下方的Show Selected Split Plane View选项用于设置是否显露现时挑选的内电层瓜分地区范围的概况图。假如挑选该选项,则在其下方的框中将显露内电层中该地区范围所区分清楚网络地区范围的略图,那里面与该内电层网络重名的引脚、焊盘或串线将在略图中高亮显露,不挑选该选项则不会高亮显露。Show Net For选项,挑选该选项,假如定义内电层的时刻已经给该内电层指定了网络,则在该选项上方的方框中显露与该网络重名的串线和引脚事情状况。  

(2)单机Add按键,弹出如图11-15所示的内电层瓜分设置会话框。

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在如图11-15所示的会话框中,Track Width用于设置画出边框时的线宽,同时也是同一内电层上不一样网络地区范围之间的绝缘间距,所以一般将Track Width设置的比较大。提议读者在输入数字时也要输入单位。假如在该处只输入数码,不输入单位,那末系统将默许运用现时PCB编辑器中的单位。  

Layer选项用于设置指定瓜分的内电层,此处可以挑选Power和GND内电层。本例中有多种电压等级存在,所以需求瓜分Power内电层来为元部件供给不一样等级的电压。  

Connect to Net选项用于指定被区分清楚的地区范围所连署的网络。一般内电层用于电源和地网络的安置,不过在Connect to Net下拉列表中可以看见,可以将内层的整片网络连署到信号网络,用于信号传道输送,只是普通预设者不这么处置。信号所要求的信号电压和电流弱,对导线要求小,而电源电流大,需求更小的等效内部电阻。所以普通信号在信号层走线,内电层专用于电源和地网络串线。  

(3)裸机图11-15内电层瓜分设置会话框中的OK按键,进入了网络地区范围边框画出 状况。  

在画出内电层边框时,用户普通将其它层面的信息掩饰起来,只显露现时所编辑的内电层,便捷施行边框的画出。挑选【Tools】/【Preferences…】指示,弹出如图11-16所示的会话框。挑选Display选项,再挑选Single Layer Mode复选框,如图11-16所示。这么,除开现时办公层Power以外,剩下层都被掩饰起来了,显露效果如图11-17所示。

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在瓜分内电层时,由于瓜分的地区范围将全部该网络的引脚和焊盘都里面含有在内,所以用户一般需求晓得与该电源网络重名的引脚和焊盘的散布事情状况,以便施行瓜分。在左侧Browse PCB工具中挑选VCC网络(如图11-18所示),裸机Select按键将该网络点亮选取。  

图11-19所示为将VCC网络点亮选取后,网络标号为VCC的焊盘和引脚与其它网络标号的焊盘和引脚的相比较。  

挑选了这些个重名的网络焊盘后,在画出边界的时刻就可以将这些个焊盘都里面含有到区分清楚的地区范围中去。此时这些个电源网络就可以不经过信号层串线而是直接经过焊盘连署到内电层。  

(4)画出内电层瓜分地区范围。  

挑选【Design】/【Split Planes…】指示,弹出如图11-14所示的内电层瓜分会话框,裸机Add按键,弹出如图11-15所示的内电层瓜分设置会话框。首先挑选12V网络,裸机OK按键,光标变为十字状,此时就可以在内电层着手瓜分办公了。  

在画出边框边界线时,可以按“Shift+空格键”来变更走线的拐角式样,也可以按Tab键来变更内电层的属性。在画出完一个闭合的地区范围后(起点和尽头重合),系统半自动弹出如图11-20所示的内电层瓜分会话框,在该会话框中可以看见一个已经被瓜分的地区范围,在PCB编辑界面中显露如图11-21所示。

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在添加完内电层后,放大某个12V焊盘,可以看见该焊盘没有与导线衔接接(如图11-22(a)所示),不过在焊盘上显露出来了一个“+”字标识,表达该焊盘已经和内电层连署。  

将现时办公层切换到Power层,可以看见该焊盘在内电层的连署状况。因为内电层一般是整片铜膜,所以图11-22(b)中焊盘四周围所示局部将在制造过程中被腐蚀掉,可见GND和该内电层是绝缘的。

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在内电层添加了12V地区范围后,还可以依据实际需求添加别的网络,就是说将整个儿Power内电层瓜分为几个不一样的互相隔离的地区范围,每个地区范围连署不一样的电源网络。最终完功效果如图11-23所示。

在完成内电层的瓜分在这以后,可以在如图11-20所示的会话框中编辑和删去已安放的内电层网络。裸机Edit按键可以弹出如图11-15所示的内电层属性会话框,在该会话框中可以改正边界线宽、内电层层面和连署的网络,但不可以改正边界的式样。假如对边界的走向和式样不满,则只能裸机Delete按键,从新画出边界;还是挑选【Edit】/【Move】/【Split Plane Vertices】指示来改正内电层边界线,此时可以经过移动边界上的控点来变更边界的式样,如图11-24所示。完成后在弹出的明确承认会话框中裸机Yes按键即可完成重绘。

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11.4.3 内电层瓜分基本原则

在完成内电层的瓜分在这以后,本节再绍介几个在内电层瓜分时需求注意的问题。  

(1)在同一个内电层中画出不一样的网络地区范围边界时,这些个地区范围的边界线可以互相重合,这也是一般认为合适而使用的办法。由于在PCB板制造过程中,边界是铜膜需求被腐蚀的局部,也就是说,一条绝缘空隙将不一样网络标号的铜膜给瓜分开来了,如图11-25所示。这么既能充分利用内电层的铜膜地区范围,也不会导致电气隔离冲突。

(2)在画出边界时,尽力不要让边界线经过所要连署到的地区范围的焊盘,如图11-26所示。因为边界是在PCB板的制造过程中需求被腐蚀的铜膜局部,可能显露出来由于制造工艺的端由造成焊盘与内电层连署显露出来问题。所以在PCB预设时要尽力保障边界不经过具备相同网络名字的焊盘。

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(3)在画出内电层边界时,假如因为客观端由没有办法将同一网络的全部焊盘都里面含有在内,那末也可以经过信号层走线的形式将这些个焊盘连署起来。不过在多层板的实际应用中,应当尽力防止这种事情状况的显露出来。由于假如认为合适而使用信号层走线的形式将这些个焊盘与内电层连署,就相当于将一个较大的电阻(信号层走线电阻)和较小的电阻(内电层铜膜电阻)串连,而认为合适而使用多层板的关紧优势就在于经过大平面或物体表面的大小铜膜连署电源和地的形式来管用减小线路阻抗,减小PCB接地电阻造成的地电位偏移,增长抗干扰性能。所以在实际预设中,应当尽力防止经过导线连署电源网络。  

(4)将地网络和电源网络散布在不一样的内电层层面中,以起到较好的电气隔离和抗干扰的效果。  

(5)对于贴片式元部件,可以在引脚处安放焊盘或过孔来连署到内电层,也可以从引脚  
处引出一段很短的导线(引线应当尽力粗短,以减小线路阻抗),况且在导线的末端安放焊盘和过孔来连署,如图11-27所示。  

(6)关于去耦电容的安放。面前提到在芯片的近旁应当安放0.01μF的去耦电容,对于电源类的芯片,还应当安放10?F还是更大的滤波电容来滤除电路中的高频干扰和纹波,并用遍有可能短的导线连署到芯片的引脚上,再经过焊盘连署到内电层。  

(7)假如不必瓜分内电层,那末在内电层的属性会话框中直接挑选连署到网络就可以了,不再需求内电层瓜分工具。

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11.5 多层板预设原则汇总

在本章及面前几章的绍介中,我们已经着重提出了一点关于PCB预设所需求遵循的原则,在这处我们将这些个原则做一汇总,以供读者在预设时参照,也可以作为预设完成后查缉时参照的根据。  

1.PCB元部件库的要求

(1)PCB板上所运用的元部件的封装务必准确,涵盖元部件引脚的体积尺寸、引脚的间距、引脚的编号、边框的体积和方向表达等。  

(2)极性元部件(电解电容、二极管、有三个电极的管子等)正阴极或引脚编号应当在PCB元部件库中和PCB板上标出。  

(3)PCB库中元部件的引脚编号和原理图元部件的引脚编号应该完全一样,例如在面前章节媒介绍了二极管PCB库元部件中的引脚编号和原理图库中引脚编号不完全一样的问题。  

(4)需求运用散热片的元部件在画出元部件封装时应该将散热片尺寸思索问题在内,可以将元部件和散热片一概画出变成群体封装的方式。  

(5)元部件的引脚和焊盘的内径要般配,焊盘的内径要略大于元部件的引脚尺寸,以便安装。  

2.PCB元件布局的要求

(1)元部件安置平均,同一功能板块的元部件应当尽力接近安置。  

(2)运用同一类型电源和地网络的元部件尽力安置在一块儿,有帮助于经过内电层完成互相之间的电气连署。  

(3)接口元部件应当靠边安放,并用字符串注明接口类型,接线引出的方向一般应当离去电路板。  

(4)电源变换元部件(如变压器、DC/DC变换器、三端稳压管等)应当留有足够的散热空间。  

(5)元部件的引脚或参照点应安放在格点上,有帮助于布线和睦美满观。  

(6)滤波电容可以安放在芯片的背面,接近芯片的电源和地引脚。  

(7)元部件的第1引脚还是标识方向的微记应当在PCB上标示,不可以被元部件遮盖。  

(8)元部件的标号应当紧靠元部件边框,体积一统,方向齐楚,不与焊盘和过孔层叠,不可以安放在元部件安装后被遮盖的地区范围。  

3.PCB布线要求

(1)不一样电压等级电源应当隔离,电源走线不应交错。  

(2)走线认为合适而使用45°拐角或圆弧拐角,不准许有尖角方式的拐角。  

(3)PCB走线直邻接署到焊盘的核心,与焊盘连署的导线宽度不准许超过焊盘外径的体积。  

(4)高频信号线的线宽不小于20mil,外部用地线围绕,与其它地线隔离。  

(5)干扰源(DC/DC变换器、晶振、变压器等)底部不要布线,免得干扰。  

(6)尽有可能加粗电源线和地线,在空间准许的事情状况下,电源线的宽度不小于50mil。  

(7)低电压、低电流信号线宽9~30mil,空间准许的事情状况下尽有可能加粗。  

(8)信号线之间的间距应当大于10mil,电源线之间间距应当大于20mil。  

(9)大电流信号线线宽应当大于40mil,间距应当大于30mil。  

(10)过孔最小尺寸优选外径40mil,内径28mil。在顶层和底层之间用导线连署时,优选焊盘。  

(11)不准许在内电层上布相信号线。  

(12)内电层不一样地区范围之间的间隔宽度不小于40mil。  

(13)在画出边界时,尽力不要让边界线经过所要连署到的地区范围的焊盘。  

(14)在顶层和底层铺修敷铜,提议设置线宽值大于网格宽度,绝对遮盖空余空间,且不留有死铜,同时与其它线路维持30mil(0.762mm)以上间距(可以在敷铜前设置安全间距,敷铜完结后改回原有安全间距值)。  

(15)在布线完结后对焊盘作泪滴处置。  

(16)金属壳部件和板块外部接地。  

(17)安放安装用和烧焊用焊盘。  

(18)DRC查缉没有差错。  

4.PCB分层的要求

(1)电源最简单的面应当接近地最简单的面,与地最简单的面有紧急耦合,况且安置在地最简单的面之下。  

(2)信号层应当与内电层相邻,不应直接与其它信号层相邻。  

(3)将数码电路和摹拟电路隔离。假如条件准许,将摹拟信号线和数码信号线分层安置,并认为合适而使用屏蔽处理办法;假如需求在同一信号层安置,则需求认为合适而使用隔离带、地线条的形式减小干扰;摹拟电路和数码电路的电源和地应当互相隔离,不可以混用。  

(4)高频电路对外干扰较大,最好单独安置,运用上下都有内电层直接相邻的半中腰信号层来传道输送,以便利用内电层的铜膜减损对外干扰。  

11.6 本 章 小 结

本章主要绍介了多层电路板的预设步骤,涵盖多层板层数的挑选、重叠结构的挑选;多层板布局布线与平常的双层板布局布线的相同和不一样;多层板特有的半中腰层的开创和设置,以及内电层预设。