Deep Dive - PCB Planes (Tour Pour): Fungsi, Reka Bentuk & Amalan Terbaik
A satah(atauTuangkan tembaga) Di papan litar bercetak adalah kawasan tembaga yang ditakrifkan oleh sempadan dan bukannya jejak yang sempit.
Pesawat adalah blok bangunan asas multi - PCB Layer: Mereka berfungsi sebagai lapisan pengedaran tanah dan kuasa, menyediakan laluan pulangan untuk isyarat, membantu pelesapan terma, dan mempengaruhi EMC/EMI dan integriti isyarat. Merancang pesawat yang berkesan adalah keseimbangan antara prestasi elektrik, keperluan terma, dan pembuatan.
Peranan fungsi pesawat
1.1 Low - Laluan Pulangan Impedans
Pesawat tanah yang berterusan secara langsung di bawah lapisan isyarat menyediakan laluan pulangan induktansi yang paling singkat, terendah. Ini meminimumkan kawasan gelung dan mengurangkan pelepasan yang dipancarkan dan silang - bercakap.
Untuk terkawal - jejak impedans (tunggal - berakhir atau dibezakan), kesinambungan pesawat rujukan, ketebalan dielektrik dan ketebalan tembaga menentukan impedans ciri.
1.2 Pengagihan Kuasa
Pesawat kuasa mengedarkan rel VCC dengan penurunan voltan rendah. Menggunakan satah kuasa dalaman yang berdedikasi mengurangkan kesesakan penghalaan pada lapisan isyarat dan menurunkan impedans berbanding dengan banyak jejak kuasa nipis.
Letakkan kapasitor decoupling antara pesawat kuasa dan tanah dengan melalui pasangan untuk membuat sambungan induktansi - rendah.
Peranan fungsi pesawat
1.3 Pengurusan Thermal
Kawasan tembaga besar bertindak sebagai penyebar haba. Thermal vias dijahit di bawah komponen panas (contohnya, BGA, FETs kuasa) melakukan haba dari pad panas ke tembaga dalaman atau bawah untuk membantu penyejukan.
Pesawat pepejal menyediakan pengaliran haba yang lebih baik daripada tembaga menetas/meshed.
1.4 Kawalan EMC/EMI
Pesawat berterusan menekan EMI dengan menyediakan rujukan dan perisai yang stabil. Pemisahan atau pulau -pulau di dalam pesawat boleh membentuk rongga resonan dan merendahkan prestasi EMI.
Jahitan jahitan dan penempatan yang berhati -hati terhadap pembahagian satah mengurangkan kawasan gelung dan menyimpan arus pulangan tempatan.
Peranan fungsi pesawat
1.5 Kesan Struktur & Pembuatan
Corak tembaga menuangkan kekakuan lembaga, warpage semasa pembuatan, dan keseragaman etch. Tembaga tidak seimbang boleh membawa kepada isu -isu panel dan pemasangan panel.
2. Jenis & corak kapal terbang
2.1 Tuangkan pepejal
Kawasan tembaga pepejal yang berterusan. Terbaik untuk tinggi - pesawat semasa, pengedaran kuasa, dan pelindung EMI.
Kelebihan: impedans terendah, kekonduksian terma terbaik, perisai unggul.
Kekurangan: Boleh menyebabkan tekanan/peperangan jika tidak seimbang di seluruh lapisan; Penggunaan tembaga yang lebih berat.
2.2 menetas (meshed) tuangkan
Tembaga dituangkan sebagai corak grid/menetas dan bukannya pepejal.
Kelebihan: Mengurangkan tekanan dalaman dan risiko warpage; Meningkatkan lekatan dan mengurangkan pengambilan resin di kawasan flex.
Kekurangan: Impedans yang lebih tinggi dan prestasi termal/EMI yang lebih teruk daripada pepejal tuangkan - Elakkan untuk tanah primer/kuasa kuasa di tinggi - kelajuan atau tinggi - reka bentuk kuasa.
2.3 Pesawat & Kepulauan Split
Pesawat boleh dibahagikan untuk mengandungi jaring yang berbeza (contohnya, tanah digital, tanah analog, casis). Perpecahan mesti ditangani dengan teliti - perpecahan yang tidak wajar membuat ketidakpastian laluan kembali dan masalah EMI.
Gunakan sambungan titik tunggal atau alasan bintang hanya apabila diperlukan; Sambungan yang dijahit dengan impedans - rendah melalui pasangan biasanya lebih disukai.
3. Tetapan & Peraturan Plane CAD/EDA Plane Praktikal
Tuangkan pesanan tuangkan:Apabila pelbagai poligon wujud, tetapkan pesanan tuangkan untuk mengelakkan seluar pendek yang tidak diingini dan memastikan kemenangan bersih yang dimaksudkan.
Pelepasan / pengasingan
Tetapkan pelepasan tembaga dari jaring/pad lain mengikut kelas IPC dan keupayaan FAB anda. Rentang biasa: 4-8 mil (0.1-0.2 mm) tetapi berbeza dengan keperluan FAB dan voltan.
Thermals vs sambungan pepejal
Jurucakap Thermal vs Connect Langsung. Thermals memudahkan pematerian melalui pad lubang - terikat dengan pesawat; Sambungan langsung lebih disukai untuk pad kuasa yang memerlukan rintangan terma yang rendah.
Tuangkan keutamaan / tali leher bersih
Mengawal poligon tuangkan pesanan apabila pelbagai jaring bertindih; Hubungan bersih membolehkan sambungan yang disengajakan antara jaring dengan sekatan yang ditetapkan.
Tuangkan penyingkiran (anak yatim)
Keluarkan pulau -pulau tembaga kecil atau "anak yatim" yang tidak disambungkan ke jaring yang dimaksudkan - mereka boleh menjebak fluks/pencemaran dan membuat sakit kepala pembuatan.
4.1 melalui jahitan
Jahitan VIA (melalui pagar) Sambungkan bahagian pesawat di seluruh perpecahan atau menyertai pesawat dalaman untuk terma termal/EM.
Letakkan jahitan jahitan pada selang masa yang tetap (jarak bergantung kepada kekerapan) di sekitar jaring sensitif untuk mengurung arus pulangan dan mengurangkan EMI.
4.2 Vias terma
Vias terma di bawah komponen kuasa atau BGA membantu menggerakkan haba ke dalam lapisan dalaman atau tembaga bawah dan panas.
Gunakan susunan vias kecil (contohnya, banyak 0.2-0.3 mm vias) untuk pengaliran haba yang cekap; Pertimbangkan melalui penyaduran dan pengisian jika melalui - dalam - pad digunakan.
4.3 melalui - dalam - pad dan melalui penyaduran/pengisian
Melalui - dalam - pad: Digunakan untuk menyelamatkan ruang penghalaan di bawah BGA tetapi memperkenalkan isu -isu wicking solder semasa reflow.
Penyelesaian:Tented Vias(ditutup dengan topeng solder),dipasang & dilapisi(non - konduktif atau konduktif pengisian + penyaduran tembaga), atau gerakkan vias off - pad.
VIA yang diisi dan bersalut membolehkan permukaan pad rata untuk pematerian BGA yang boleh dipercayai tetapi meningkatkan kos dan proses proses.
5. Pertimbangan Integriti Elektrik/Isyarat
Impedans terkawal:Untuk mikrostrip (isyarat pada lapisan luar di atas satah) atau stripline (isyarat antara dua pesawat) geometri, ketebalan dielektrik satah, ketebalan tembaga, dan jejak lebar set impedans. Pastikan pesawat rujukan berterusan terus di bawah jejak.
Kesinambungan laluan kembali:Elakkan memisahkan satah rujukan di bawah jejak kelajuan tinggi -; Sekiranya tidak dapat dielakkan, jejak laluan untuk mengekalkan kesinambungan kembali atau memberikan vias yang dijahit.
Decoupling:Letakkan kapasitor decoupling dekat dengan pin kuasa IC dan pastikan pendek melalui sambungan ke pasangan pesawat untuk mengurangkan induktansi parasit.
Mod Resonans & Rongga Plane:Rongga pesawat yang tidak terputus boleh bergema pada frekuensi tertentu. Gunakan jahitan jahitan dan pemotongan strategik untuk mengawal resonans.
6. Reka bentuk termal & mekanikal (DFM)
Baki tembaga:Mengekalkan pengagihan tembaga simetri merentasi lapisan (atau gunakan tembaga penipisan/tembaga dummy) untuk meminimumkan warp semasa laminasi dan pemasangan.
Peraturan cincin & gerudi/pad anulus:Pastikan saiz cincin anulus memenuhi had fabrikasi. Minimum cincin anular tipikal bergantung kepada saiz gerudi dan keupayaan fabrikasi - Rujuk Fab anda (minimum biasa ~ 0.15 mm).
Nisbah aspek (ketebalan papan: gerudi dia):Untuk dilapisi boleh dipercayai melalui lubang -, simpan nisbah aspek dalam batas rumah (biasanya disyorkan <8: 1, tetapi keupayaan berbeza -beza).
Panelisasi:Pertimbangkan bagaimana mencurahkan mempengaruhi panel etch/pengoksidaan; Pereka sering menggunakan tuang pelepasan meningkat berhampiran sempadan panel dan lubang perkakas.
7. Pembuatan & Perhimpunan (Impak Solder)
SolderMask ditakrifkan (smd) vs non - soldermask ditakrifkan (nsmd) pad:Untuk pad BGA kecil, pad NSMD (pembukaan topeng lebih besar daripada tembaga) menawarkan cincin anulus yang lebih baik dan kebolehpercayaan untuk padang halus. Walau bagaimanapun, gaya pad mempengaruhi bagaimana pesawat menuangkan ke dalam pad.
Solder Wicking:Buka vias berhampiran pad boleh menyamar solder. Mencegah dengan tenting, memasang, atau dengan memindahkan vias.
Pertimbangan Gelombang/Reflow:Pesawat kuasa pepejal meningkatkan jisim haba - Laraskan profil reflow dengan sewajarnya. Menetas menuangkan mengurangkan jisim haba tetapi boleh menjejaskan prestasi elektrik.
8. Senarai Semak Amalan Terbaik (Ringkasan)
Dedikasikan lapisan dalaman untuk pesawat dan pesawat kuasa yang berterusan jika mungkin.
Simpan pesawat tanah berterusan di bawah lapisan isyarat kelajuan tinggi -; Elakkan perpecahan yang tidak perlu.
Gunakan jahitan jahitan untuk menjembatani perpecahan pesawat dan mengurangkan kawasan gelung.
Letakkan kapasitor decoupling sedekat mungkin untuk pin kuasa dengan pendek melalui pasangan ke pesawat.
Untuk BGA, pertimbangkan melalui - dalam - pad dengan mengisi dan overplate jika ketumpatan penghalaan memerlukannya - tetapi akaun untuk kos.
Gunakan tembaga pepejal pada lapisan pesawat utama untuk kuasa dan tanah (elakkan menetas kecuali diperlukan untuk melegakan tekanan).
Keseimbangan ketumpatan tembaga merentasi lapisan untuk mencegah peperangan.
Menyelaras melalui saiz/cincin anulus dan nisbah aspek dengan PCB Fab anda awal dalam reka bentuk.
Bekerja dengan rumah pemasangan anda di atas gaya pad dan melalui khemah/pengisian untuk mengelakkan solder wicking dan kerugian hasil perhimpunan.
9. Pemikiran penutupan
Pesawat mungkin kelihatan seperti "hanya kawasan tembaga yang besar," tetapi mereka adalah pusat prestasi elektrik PCB, tingkah laku terma, ciri -ciri EMC, dan pembuatan. Reka bentuk pesawat yang difikirkan - Rujukan berterusan untuk isyarat kelajuan tinggi -, pengedaran pesawat kuasa yang betul, penggunaan vias terma yang betul, dan kerjasama dengan PCB Fab untuk kekangan cincin dan anulus {{3}
