1、什么是PCB的内电层 PCB(Printed Circuit Board)的内电层指的是在多层印刷电路板内部的金属层。多层PCB通常由内外铜层、绝缘层和内电层构成。 内电层是在绝缘层(通常是一种叫做"Prepreg"的导电层之间的薄膜)之间形成的金属层。内电层可以用于传递信号、电源或地面平面,并提供更好的信号完整性和抗电磁干扰能力。 在铜层与铜层之间是纤维板,顶层与第一个电源层(GND层)之间、两个中间板层之间、第二个电源层(VCC层)与底层之间是玻璃纤维板,通常是FR-4材质,形成双面板。而这三片双面板完成后,再用黏合板(通常也是FR-4材质)压合而成六层板。 内电层的构成可以根据特定的PCB设计需求而变化。在一些简单的多层PCB中,可能只有一层内电层,用于提供电源平面或地面平面。而在更复杂的设计中,可能会有多个内电层,用于分离不同信号层或提供电源分区。 内电层通常与其他层之间通过孔连接起来,形成电气连接。这些孔可以是通过孔(Through-hole)或盲孔(Blind via)/ 隧道孔(Buried via)。这些孔可用于在内电层之间传递信号和电源,以及与其他外部层进行连接。 通过合理的设计和布局,内电层可以提供更好的信号完整性、电源分区、地面平面以及电磁干扰的屏蔽能力,有助于提高PCB的性能和可靠性。 2、负片、正片? 对于PCB设计来说: 正片层就是平常用于走线的信号层(直观上看到的地方就是铜线),可以用“线”“铜皮”等进行大块铺铜与填充操作,如图所示。 负片层则正好相反,即默认铺铜,就是生成一个负片层之后整一层就已经被铺铜了,走线的地方是分割线,没有铜存在。要做的事情就是分割铺铜,再设置分割后的铺铜的网络即可,如图所示。 对于PCB制造来说: 在PCB制造过程中,"正片"(Positive Film)和"负片"(Negative Film)是用于制作印刷电路板内电层的光刻胶膜。 正片(Positive Film):正片是一种透明的胶片,上面的图案与所需形成的电路图案相同。在制造过程中,通过在正片上暴露光源并使用相应的光刻化学处理,可以使正片上的图案变得可溶解或保留,以便后续的电镀过程。 负片(Negative Film):负片是一种透明的胶片,上面的图案与所需形成的电路图案相反。在制造过程中,通过在负片上暴露光源并使用相应的光刻化学处理,可以使负片上的图案变得可溶解或保留,以便后续的电镀过程。 在PCB制造中,正片和负片的选择取决于制造流程和所使用的光刻设备。不同的制造工艺可能要求使用不同类型的胶片。 在PCB绘图时,内电层的正片和负片的区分实际上是指在设计文件(如Gerber文件)中的表示方式。这种区分是为了确保制造工厂能够正确理解和处理内电层的图案。 在设计文件中,内电层的图案通常使用与制造工艺相关的标记来表示正片和负片。常见的标记方式有以下两种: 正片标记:在正片中,内电层的图案被定义为黑色或不透明的部分。当工厂将这个图案转移到光刻胶膜上时,被照射的部分会保留,未被照射的部分会被去除。 负片标记:在负片中,内电层的图案被定义为透明的部分。当工厂将这个图案转移到光刻胶膜上时,被照射的部分会被去除,未被照射的部分会保留。 通过在设计文件中使用适当的正片或负片标记,制造工厂能够正确解读内电层的图案,并将其应用于光刻胶膜的制作过程。 需要注意的是,正片和负片标记的选择取决于制造工厂的要求和制造工艺的规范。在与制造工厂沟通之前,设计人员应该确认内电层正片和负片的标记方式,并根据要求正确绘制内电层的图案。 绘图时,其实,我们可以按照正片进行绘制,也可以按照负片进行绘制。但是如果是整层都是电源或者GND,我们一般按照负片进行绘制。 3、PCB内电层有什么作用? 内电层在印刷电路板(PCB)中起着重要的作用,它具有以下功能: 电源平面:内电层可以用作电源平面,为电路板上的各个电路提供稳定的电源供应。通过在内电层上铺设电源网格,可以减小电源回路的阻抗,提供均匀的电源分布,并减少电源噪声对其他信号层的影响。 地面平面:内电层可以用作地面平面,提供低阻抗的地面引用,用于信号的参考和电路的回路。地面平面有助于减小信号层之间的互相干扰,提供良好的信号完整性和抗干扰能力。 信号分层:多层PCB中的内电层可以用于分离和隔离不同的信号层,例如模拟信号层、数字信号层和电源信号层。这样可以减小信号之间的相互干扰,并提供更好的信号完整性和抗干扰性能。 电磁屏蔽:通过在内电层之间放置地电位或屏蔽层,可以提供电磁屏蔽和隔离,减小电磁干扰对PCB内部电路的影响。 散热和导热:在某些应用中,内电层可以用于散热和导热,通过在内电层上铺设散热层或铜填充,有效地分散或传导电路产生的热量。 信号完整性: 要作为信号的参考平面! 4、内电层作为高速信号参考平面,起到什么作用 信号完整性:内电层作为参考平面可提供低阻抗路径,通过减小信号回路的面积和电磁辐射,有助于维持信号的完整性。信号在高速传输中通常会面临信号耦合、时钟抖动、信号失真等问题,使用内电层作为参考平面可以减小这些问题的影响。 信号返回路径:高速信号在传输过程中需要一个返回路径,以形成闭合的信号回路。内电层作为参考平面提供了一个低阻抗的返回路径,使信号能够有效地回到其源引脚,减小信号的回路长度和不稳定性。 压制电磁干扰:高速信号传输时,周围环境中的电磁干扰可能会影响信号的质量和可靠性。使用内电层作为参考平面可以在一定程度上提供电磁屏蔽和隔离,减小外部电磁干扰对信号的影响。 电源噪声抑制:高速信号传输中,电源噪声可能会对信号产生干扰。通过在内电层上铺设电源平面,可以减小电源噪声的影响,提供稳定的电源供应。 在高速信号传输的PCB设计中,合理规划内电层的位置和布局,与信号层相互交错、保持一定间距,并正确连接内电层和信号引脚,能够最大程度地发挥内电层作为参考平面的作用,提供良好的信号完整性和抗干扰性能。 5、电源平面的内电层也可以作为信号的参考平面 电源平面在高速信号传输中也可以用作参考平面。虽然通常将GND的内电层作为参考平面,但在某些情况下,如果GND内电层不可用或者无法满足要求,电源平面可以作为备选的参考平面。 我第一次见到这样设计是在Intel的DDR参考设计中。其实作为参考平面,需要的一个重要特性就是电平稳定。其实作为充分滤波的电源输出平面,还是很稳定的。所以DDR的走线即会用GND作为参考平面,也会使用DDR的电源作为参考平面。 提供低阻抗路径:电源平面与地平面之间形成了低阻抗的电源回路。高速信号需要一个低阻抗的参考平面作为信号的返回路径,而电源平面可以提供这样的路径。通过使用电源平面作为参考平面,信号的返回路径长度较短,有助于减小信号回路的面积和电磁辐射。 要注意抑制参考平面的电源噪声:电源平面可以提供稳定的电源供应,通过减小电源噪声的影响,有助于保持高速信号的干净和可靠。电源噪声可能会干扰信号的正常传输和接收,使用电源平面作为参考平面可以有效地抑制这种干扰。 减小电源回路的感性和电容耦合:在高速信号传输中,电源回路的感性和电容耦合可能会导致信号的失真和时钟抖动。使用电源平面作为参考平面可以减小电源回路的感性和电容耦合效应,有助于提高信号的完整性和稳定性。 在将电源平面用作参考平面时,需要注意以下几点: · 电源平面和地平面之间应保持良好的连接,以形成一个完整的回路。 · · 在布局设计中,将电源引脚尽可能靠近电源平面,并确保电源供应线与电源平面的连接是短而直接的。 · · 在电源平面上布置维持良好分布的电源滤波电容,以提供稳定的电源。 · 通过合理利用电源平面作为参考平面,可以改善高速信号传输的性能,提高信号的完整性和可靠性。 |