内电层分割技术优化探究

在多层板中系统提供众多工作层，它们有两种电性图层，即信号层与内电层，这两种图层有着完全不同的性质和使用方法。信号层被称为正片层，一般用于纯线路设计，包括外层线路与内层线路，而内电层被称为负片层，即不布线的区域完全被铜膜覆盖，而布线的地方是被腐蚀的部分，隔开了铜膜。

内电层一般用于接地和接电源，使PCB板中大量的接地或接电源引脚不必再在顶层或底层走线，而可以直接（直插式元件）或就近通过过孔（贴片元件）接到内电层，极大地减少了顶层和底层的布线密度，有利于其他网络的布线。

但有时一个系统中可能存在多个电源和地，如常见的+5V、+12V、-12V、-5V等电源，而接地网络也有电源地、信号地、模拟地、数字地之分，如果再采用一个电源或接地网络对应一个内电层的方法，势必导致内电层的数目太多，电路板的制作成本会成倍增加。此时可以采取内电层分割的办法，将一个内电层分割为几个部分，将某个电源或接地网络引脚比较密集的区域划分给该网络，而将另一个区域划分给其他电源或接地网络。

1.内电层分割步骤

（1）在分割内电层之前，首先需要定义一个内电层，如Power Plane，并将当前层转换为内电层Power Plane，隐藏其他无关层，如图8-16所示。

图8-16　切换层

（2）在分割内电层时，因为分割的区域将所有该网络的引脚和焊盘都包含在内，所以设计人员通常需要知道与该电源网络同名的引脚和焊盘的分布情况，以便进行分割。在工作窗口左侧PCB标签面板的“Nets”区中选择“+12V”网络，如图8-17所示，则所有连接到+12V网络的焊盘均高亮显示，如图8-18所示。

图8-17　选择“+12V”网络

图8-18　相关网络焊盘高亮显示

（4）修改分割后的内电层网络属性。双击封闭区域中被分割出来的内电层，弹出如图8-20所示的内电层属性对话框，将其连接到“+12V”网络。

图8-19　内电层分割

图8-20　内电层网络属性修改

（5）恢复其他层的显示状态。在添加完内电层后，放大某个+12V焊盘，可以看到该焊盘没有与导线相连接，如图8-21所示。但是在焊盘上出现一个十字标志，表示该焊盘已经和内电层连接。将当前工作层切换到内电层PowerPlane，可以看到该焊盘在内电层的连接状态。由于内电层通常是整片铜膜，因此图8-22中焊盘周围所示部分将在制作过程中被腐蚀掉，可见GND和该内电层是绝缘的。

图8-21　设置内电层后的焊盘显示

图8-22　内电层腐蚀情况

注意：系统默认内电层是关闭的，要显示内电层必须在“Board Layer&Colors”PCB板层颜色对话框中进行设置。(www.xing528.com)

在内电层添加了+12V区域后，还可以根据实际需要添加别的网络，即将整个PowerPlane内电层分割为几个不同的相互隔离的区域，每个区域可以连接不同的电源网络。

2.内电层分割基本原则

（1）在同一个内电层中绘制不同的网络区域边界时，这些区域的边界线可以相互重合，这也是通常采用的方法。因为在PCB板的制作过程中，边界是铜膜需要被腐蚀的部分，也就是说，一条绝缘间隙将不同网络标号的铜膜给分割开了，这样既能充分利用内电层的铜膜区域，也不会造成电气隔离冲突。

（2）在绘制边界时，尽量不要让边界线通过所要连接到的区域的焊盘。由于边界是在PCB板的制作过程中需要被腐蚀的铜膜部分，有可能出现因为制作工艺导致焊盘与内电层连接出现问题。所以在设计PCB时要尽量保证边界不通过具有相同网络名称的焊盘。

（3）在绘制内电层边界时，如果由于客观原因无法将同一网络的所有焊盘都包含在内，那么也可以通过信号层走线的方式将这些焊盘连接起来。但是在多层板的实际应用中，应该尽量避免这种情况的出现。因为如果采用信号层走线的方式将这些焊盘与内电层连接，相当于将一个较大的电阻（信号层走线电阻）和一个较小的电阻（内电层铜膜电阻）串联，而采用多层板的优势就在于通过大面积铜膜连接电源和地的方式来有效减小线路阻抗，减小PCB接地电阻导致的地电位偏移，提高抗干扰性能。所以在实际设计中，应该尽量避免通过导线连接电源网络。

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

（5）对于贴片式元器件，可以在引脚处放置焊盘或过孔来连接到内电层，也可以从引脚处引出一段很短的导线（引线应该尽量粗短，以减小线路阻抗），并且在导线的末端放置焊盘和过孔来连接。