內(nèi)電層與內(nèi)電層分割

1、內(nèi)電層與內(nèi)電層分割在系統(tǒng)提供的眾多工作層中，有兩層電性圖層，即信號層與內(nèi)電層，這兩種圖層有著完全不同的性質(zhì)和使用方法。信號層被稱為正片層，一般用于純線路設(shè)計，包括外層線路和內(nèi)層線路，而內(nèi)電層被稱為負片層，即不布線、不放置任何元件的區(qū)域完全被銅膜覆蓋，而布線或放置元件的地方則是排開了銅膜的。在多層板的設(shè)計中，由于地層和電源層一般都是要用整片的銅皮來做線路（或作為幾個較大塊的分割區(qū)域），如果要用MidLayer（中間層）即正片層來做的話，必須采用敷銅的方法才能實現(xiàn)，這樣將會使整個設(shè)計數(shù)據(jù)量非常大，不利于數(shù)據(jù)的交流傳遞，同時也會影響設(shè)計刷新的速度，而使用內(nèi)電層來做，則只需在相應(yīng)的設(shè)計規(guī)則中設(shè)定與外層

2、的連接方式即可，非常有利于設(shè)計的效率和數(shù)據(jù)的傳遞。Altium Designer 7.0 系統(tǒng)支持多達16 層的內(nèi)電層，并提供了對內(nèi)電層連接的全面控制及DRC 校驗。一個網(wǎng)絡(luò)可以指定多個內(nèi)電層，而一個內(nèi)電層也可以分割成多個區(qū)域，以便設(shè)置多個不同的網(wǎng)絡(luò)。PCB 設(shè)計中，內(nèi)點層的添加及編輯同樣是通過【圖層堆棧管理器】來完成的。下面以一個實際的設(shè)計案例來介紹內(nèi)電層的操作。請讀者先自己建立一個PCB 設(shè)計文件或者打開一個現(xiàn)成的PCB 設(shè)計文件。在 PCB 編輯器中，執(zhí)行【 Design】|【 Layer Stack Manager】命令，打開【Layer Stack Manager】。單擊選取信號層，

3、新加的內(nèi)電層將位于其下方。 在這里選取的信號層， 之后單擊【Add Layer】按鈕，一個新的內(nèi)電層即被加入到選定的信號層的下方。雙擊新建的內(nèi)電層，即進入【 EditLayer】對話框中，可對其屬性加以設(shè)置，如圖7-13 所示。在對話框內(nèi)可以設(shè)置內(nèi)電層的名稱、銅皮厚度、連接到的網(wǎng)絡(luò)及障礙物寬度等。這里的障礙物即“ Pullback”是，在內(nèi)電層邊緣設(shè)置的一個閉合的去銅邊界，以保證內(nèi)電層邊界距離PCB邊界有一個安全間距，根據(jù)設(shè)置，內(nèi)電層邊界將自動從板體邊界回退。圖 7-13 編輯內(nèi)電層執(zhí)行【Design】|【 Board Layers & Colors命令，】在打開的標(biāo)簽頁【 Board

4、 Layers & Colors】，所中所添加的內(nèi)電層的“Ground ”后面的“Show”復(fù)選框，如圖7-14 所示，使其可以在PCB 工作窗口中顯示出來。圖 7-14 選中內(nèi)電層“Show”的復(fù)選框打開圖7-14 的【 View Options】標(biāo)簽頁里面，在【 Single Layer Mode】區(qū)域的下拉菜單中選擇【 Hide Other Layers】，即單層顯示，如圖7-15所示。圖 7-15 設(shè)置單層顯示模式回到編輯窗口中，單擊板層標(biāo)簽中的“Ground ”，所添加的內(nèi)電層即顯示出來，在其邊界圍繞了一圈Pullback線，如圖7-16 所示。圖 7-16 顯示內(nèi)電層打開【

5、 PCB】面板，在類型選擇欄中選擇“PlaneSplit Editor”，即進入分割內(nèi)電層編輯器中，可詳細查看或編輯內(nèi)電層及層上的圖件，如圖7-17 所示。圖 7-17 SplitPlane Editor在“ Split PlaneEditor有”中3欄，列表，其中上方的列表中列出了當(dāng)前PCB 文件中所有的內(nèi)電層；中間的列表列出了上方列表中選定的內(nèi)電層上包含的所有分割內(nèi)電層及其連接的網(wǎng)絡(luò)名、節(jié)點數(shù)；最后一欄列表則列出了連接到指定網(wǎng)絡(luò)的分割內(nèi)電層上所包含的過孔和焊盤的詳細信息，單擊選取其中的某項，即可在編輯窗口內(nèi)高亮顯示出來。要刪除某一個不需要的內(nèi)電層，首先應(yīng)該將該層上的全部圖件選中（使用快捷鍵

6、S+Y）后刪除，之后在【 LayerStack Manager】中將內(nèi)電層的網(wǎng)絡(luò)改名為“NoNet ”，即斷開與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的連接，按Delete鍵即可刪除。焊盤和過孔與內(nèi)電層的連接方式可以在【Plane】（內(nèi)電層）中設(shè)置。打開【PCBRules andConstraintsEditor】對話框，在左邊窗口中，單擊【Plane】前面的 “ +”符號，可以看到有三項子規(guī)則，如圖7-18 所示。圖 7-18 內(nèi)層規(guī)則其中，【PowerPlane Connect Style】子規(guī)則與【 Power Plane Clearance】子規(guī)則用于設(shè)置焊盤和過孔與內(nèi)電層的連接方式，而【Polygon Conne

7、ct Style】子規(guī)則用于設(shè)置敷銅與焊盤的連接方式。【 Power Plane ConnectStyle】子規(guī)則【 Power PlaneConnect Style】規(guī)則主要用于設(shè)置屬于內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)的過孔或焊盤與內(nèi)電層的連接方式，設(shè)置窗口如圖7-19 所示。圖 7-19【 Power Plane Connect Style】規(guī)則設(shè)置【 Constrain】區(qū)域內(nèi)提供了三種連接方式?！?Relief Connect】：輻射連接。即過孔或焊盤與內(nèi)電層通過幾根連接線相連接，是一種可以降低熱擴散速度的連接方式，避免因散熱太快而導(dǎo)致焊盤和焊錫之間無法良好融合。在這種連接方式下，需要選擇連接導(dǎo)線的數(shù)目（

8、2 或者 4），并設(shè)置導(dǎo)線寬度、空隙間距和擴展距離?！?Direct Connect】：直接連接。在這種連接方式下，不需要任何設(shè)置，焊盤或者過孔與內(nèi)電層之間阻值會比較小，但焊接比較麻煩。對于一些有特殊導(dǎo)熱要求的地方，可采用該連接方式。【 No Connect】：不進行連接系統(tǒng)默認設(shè)置為【 Relief Connect】，這也是工程制版常用的方式?！?Power Plane Clearance】子規(guī)則【 Power Plane Clearance】規(guī)則主要用于設(shè)置不屬于內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)的過孔或焊盤與內(nèi)電層之間的間距，設(shè)置窗口如圖 7-20 所示。圖 7-20【 Power Plane Clearanc

9、e】規(guī)則設(shè)置界面【 Constraints】區(qū)域內(nèi)只需要設(shè)置適當(dāng)?shù)拈g距值即可?！?Polygon ConnectStyle】子規(guī)則【 Polygon ConnectStyle】規(guī)則的設(shè)置窗口如圖7-21 所示。圖 7-21【 Polygon Connect Style】設(shè)置界面可以看到，與【Power PlaneConnect Style】規(guī)則設(shè)置窗口基本相同。 只是在【Relief Connect】方式中多了一項角度控制，用于設(shè)置焊盤和敷銅之間連接方式的分布方式，即采用“45Angle ”時，連接線呈“”形狀；采用“90 Angle”時，連接線呈“+”形狀。內(nèi)電層可分割成多個獨立的區(qū)域，而每

10、個區(qū)域可以指定連接到不同的網(wǎng)絡(luò)，分割內(nèi)電層，可以使用畫直線、弧線等命令來完成，只要畫出的區(qū)域構(gòu)成了一個獨立的閉合區(qū)域，內(nèi)電層就被分割開了。下面就簡單介紹一下內(nèi)電層分割操作：單擊板層標(biāo)簽中的內(nèi)電層標(biāo)簽“Ground ”，切換為當(dāng)前的工作層并單層顯示。執(zhí)行【 Place】| 【Line】命令，光標(biāo)變?yōu)槭中?，放置光?biāo)在一條“Pullback”線上，可打開【 Line Constrains】對話框設(shè)置線寬，如圖 7-22所示。圖 7-22 放置直線單擊鼠標(biāo)右鍵退出直線放置狀態(tài)，此時內(nèi)電層被分割成了兩個，連接網(wǎng)絡(luò)都為“GND”，在【 PCB】面板中可明確地看到，如圖7-23 所示。圖 7-23 分割為

11、兩個內(nèi)電層雙擊其中的某一區(qū)域，會彈出【Split Plane】對話框，如圖7-24 所示，在該對話框內(nèi)可為分割后的內(nèi)電層選擇指定網(wǎng)絡(luò)。圖 7-24 選擇指定網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行【 Edit】| 【Move】| 【MoveResize Tracks】命令，可以對所分割的內(nèi)電層的形狀重新修改編輯。內(nèi)電層分割基本原則（ 1）在同一個內(nèi)電層中繪制不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域邊界時， 這些區(qū)域的邊界線可以相互重合， 這也是通常采用的方法。因為在 PCB 板的制作過程中，邊界是銅膜需要被腐蝕的部分，也就是說， 一條絕緣間隙將不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的銅膜給分割開來了， 這樣既能充分利用內(nèi)電層的銅膜 區(qū)域，也不會造成電氣隔離沖突。（ 2）在繪制

12、邊界時，盡量不要讓邊界線通過所要連接到的區(qū)域的焊盤， 由于邊界是在 PCB板的制作過程中需要被腐蝕的銅膜部分，有可能出現(xiàn)因為制作工藝的原因?qū)е潞副P與內(nèi)電層 連接出現(xiàn)問題。所以在PCB 設(shè)計時要盡量保證邊界不通過具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱的焊盤。（ 3）在繪制內(nèi)電層邊界時， 如果由于客觀原因無法將同一網(wǎng)絡(luò)的所有焊盤都包含在內(nèi)， 那么也可以通過信號層走線的方式將這些焊盤連接起來。但是在多層板的實際應(yīng)用中， 應(yīng)該盡 量避免這種情況的出現(xiàn)。因為如果采用信號層走線的方式將這些焊盤與內(nèi)電層連接，就相當(dāng)于將一個較大的電阻 （信號層走線電阻） 和較小的電阻 （內(nèi)電層銅膜電阻） 串聯(lián)，而采用多層板的重要優(yōu)勢就在于通過大面

13、積銅膜連接電源和地的方式來有效減小線路阻抗，減小PCB 接地電阻導(dǎo)致的地電位偏移，提高抗干擾性能。所以在實際設(shè)計中，應(yīng)該盡量避免通過導(dǎo)線連接電源網(wǎng)絡(luò)。（ 4）將地網(wǎng)絡(luò)和電源網(wǎng)絡(luò)分布在不同的內(nèi)電層層面中， 以起到較好的電氣隔離和抗干擾的效果。（ 5）對于貼片式元器件， 可以在引腳處放置焊盤或過孔來連接到內(nèi)電層， 也可以從引腳處引出一段很短的導(dǎo)線（引線應(yīng)該盡量粗短，以減小線路阻抗），并且在導(dǎo)線的末端放置焊盤和過孔來連接?；蛘吒蟮臑V波電容來濾除電路中的高頻干擾和紋波，并用盡可能短的導(dǎo)線連接到芯片的引腳上，再通過焊盤連接到內(nèi)電層。（ 6）關(guān)于去耦電容的放置。前面提到在芯片的附近應(yīng)該放置0.01uF

14、的去耦電容，對于電源 類的芯片，還應(yīng)該放置10uF（ 7） 如果不需要分割內(nèi)電層，那么在內(nèi)電層的屬性對話框中直接選擇連接到網(wǎng)絡(luò)就可以了， 不再需要內(nèi)電層分割工具。作者：秋天的太陽?寫在前面： Protel99 分割內(nèi)電層，好像很簡單，在 DXP 中搞老半天才搞出一下東西南北來，現(xiàn)在總結(jié)和匯總一下網(wǎng)絡(luò)上前人寫的東東讓大家有一個參考，歡迎拍磚，哥為這文章整理兩天時間。一）內(nèi)電層與內(nèi)電層分割? ? 在系統(tǒng)提供的眾多工作層中，有兩層電性圖層，即信號層與內(nèi)電層，這兩種圖層有著完全不同的性質(zhì)和使用方法。信號層被稱為正片層，一般用于純線路設(shè)計，包括外層線路和內(nèi)層線路，而內(nèi)電層被稱為負片層， 即不布線、不放置

15、任何元件的區(qū)域完全被銅膜覆蓋，而布線或放置元件的地方則是排開了銅膜的。在多層板的設(shè)計中，由于地層和電源層一般都是要用整片的銅皮來做線路（或作為幾個較大塊的分割區(qū)域），如果要用 MidLayer（中間層）即正片層來做的話，必須采用敷銅的方法才能實現(xiàn)，這樣將會使整個設(shè)計數(shù)據(jù)量非常大，不利于數(shù)據(jù)的交流傳遞，同時也會影響設(shè)計刷新的速度，而使用內(nèi)電層來做，則只需在相應(yīng)的設(shè)計規(guī)則中設(shè)定與外層的連接方式即可，非常有利于設(shè)計的效率和數(shù)據(jù)的傳遞。 Altium Designer 系統(tǒng)支持多達 16 層的內(nèi)電層，并提供了對內(nèi)電層連接的全面控制及 DRC校驗。一個網(wǎng)絡(luò)可以指定多個內(nèi)電層，而一個內(nèi)電層也可以分割成多個

16、區(qū)域，以便設(shè)置多個不同的網(wǎng)絡(luò)。? ? ? PCB 設(shè)計中，內(nèi)點層的添加及編輯同樣是通過【圖層堆棧管理器】來完成的。下面以一個實際的設(shè)計案例來介紹內(nèi)電層的操作。 請讀者先自己建立一個 PCB設(shè)計文件或者打開一個現(xiàn)成的 PCB設(shè)計文件。在 PCB 編輯器中，執(zhí)行【 Design 】|【Layer Stack Manager 】命令，打開【 Layer Stack Manager <D+K> 】。單擊選取信號層，新加的內(nèi)電層將位于其下方。在這里選取的信號層，之后單擊【 Add Layer 】按鈕，一個新的內(nèi)電層即被加入到選定的信號層的下方。 雙擊新建的內(nèi)電層，即進入【 Edit Laye

17、r 】對話框中，可對其屬性加以設(shè)置，如【圖 1】 所示。在對話框內(nèi)可以設(shè)置內(nèi)電層的名稱、銅皮厚度、連接到的網(wǎng)絡(luò)及障礙物寬度等。這里的障礙物即 “Pullback，是”在內(nèi)電層邊緣設(shè)置的一個閉合的去銅邊界，以保證內(nèi)電層邊界距離 PCB邊界有一個安全間距， 根據(jù)設(shè)置， 內(nèi)電層邊界將自動從板體邊界回退?！緢D 1】二）編輯內(nèi)電層 ? ? ?2.1）執(zhí)行L【 Design】|【 Board Layers & Colors 】命令，在打開的標(biāo)簽頁【Board Layers & Colors 】，所中所添加的內(nèi)電層的 “ VCC后”面的 “ Show復(fù)”選框，如【圖 2】 所示，使其可以在

18、PCB工作窗口中顯示出來。【圖 2】? ? ? 2.2 ）打開【圖 2】的【 View Options 】標(biāo)簽頁里面，在【 Single LayerMode 】區(qū)域的下拉菜單中選擇【 Hide Other Layers 】，即單層顯示，如【圖 3】所示?！緢D 3】? ? ?2.3）設(shè)置單層顯示模式 回到編輯窗口中，單擊板層標(biāo)簽中的 “ VCC，”所添加的內(nèi)電層即顯示出來，在其邊界圍繞了一圈紅色【顏色可以改】 Pullback 線（注：最外層的粗粗的分割線必須留著！ 要不然制板的時候內(nèi)電層銅皮就伸出板邊了。 ），如【圖 4】所示?！緢D 4】? ? ?2.4）顯示內(nèi)電層打開 【PCB】(操作：V+

19、W+P+P)面板，在類型選擇欄中選擇 “ SplitPlane Editor ，即”進入分割內(nèi)電層編輯器中，可詳細查看或編輯內(nèi)電層及層上的圖件，如【圖 5】所示?！緢D 5】2.5 ） 在“ Split Plane Editor中，有 3”欄列表，其中上方的列表中列出了當(dāng)前 PCB 文件中所有的內(nèi)電層；中間的列表列出了上方列表中選定的內(nèi)電層上包含的所有分割內(nèi)電層及其連接的網(wǎng)絡(luò)名、節(jié)點數(shù)；最后一欄列表則列出了連接到指定網(wǎng)絡(luò)的分割內(nèi)電層上所包含的過孔和焊盤的詳細信息， 單擊選取其中的某項， 即可在編輯窗口內(nèi)高亮顯示出來。 要刪除某一個不需要的內(nèi)電層，首先應(yīng)該將該層上的全部圖件選中（使用快捷鍵 S+Y

20、）后刪除，之后在【Layer Stack Manager 】中將內(nèi)電層的網(wǎng)絡(luò)改名為 “No Net ”，即斷開與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的連接，按 Delete 鍵即可刪除。三）連接方式設(shè)置焊盤和過孔與內(nèi)電層的連接方式可以在【 Plane】（內(nèi)電層）中設(shè)置。打開 <D+R> 【 PCB Rulesand ConstraintsEditor 】對話框，在左邊窗口中，單擊【 Plane】前面的 “+”符號，可以看到有三項子規(guī)則， 如【圖 6】所示?！緢D 6】內(nèi)層規(guī)則其中，【Power Plane Connect Style 】子規(guī)則與【 Power Plane Clearance 】子規(guī)則用于設(shè)置焊盤

21、和過孔與內(nèi)電層的連接方式，而【Polygon Connect Style 】子規(guī)則用于設(shè)置敷銅與焊盤的連接方式。 【Power Plane Connect Style 】子規(guī)則【 Power Plane Connect Style 】規(guī)則主要用于設(shè)置屬于內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)的過孔或焊盤與內(nèi)電層的連接方式，設(shè)置窗口如【圖7】所示?！緢D 6】其中，【PowerPlaneConnectStyle 】子規(guī)則與【 PowerPlaneClearance 】子規(guī)則用于設(shè)置焊盤和過孔與內(nèi)電層的連接方式，而【 PolygonConnectStyle 】子規(guī)則用于設(shè)置敷銅與焊盤的連接方式。 【 PowerPlaneCon

22、nectStyle 】子規(guī)則【 PowerPlaneConnectStyle 】規(guī)則主要用于設(shè)置屬于內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)的過孔或焊盤與內(nèi)電層的連接方式，設(shè)置窗口如【圖 7】所示?！緢D 7】【 Constrain 】區(qū)域內(nèi)提供了三種連接方式?！?Relief Connect 】：輻射連接。即過孔或焊盤與內(nèi)電層通過幾根連接線相連接，是一種可以降低熱擴散速度的連接方式，避免因散熱太快而導(dǎo)致焊盤和焊錫之間無法良好融合。在這種連接方式下，需要選擇連接導(dǎo)線的數(shù)目（ 2 或者 4），并設(shè)置導(dǎo)線寬度、空隙間距和擴展距離?！?Direct Connect 】：直接連接。在這種連接方式下，不需要任何設(shè)置，焊盤或者過孔與內(nèi)電層之間阻值會比較小，但焊接比較麻煩。對于一些有特殊導(dǎo)熱要求的地方，可采用該連接方式?！?No Connect 】：不進行連接系統(tǒng)默認設(shè)置為【 Relief Connect 】：這也是工程制版常用的方式。【 Power Plane Clearance 】：子規(guī)則【 Power Plane Clearance 】規(guī)則主要用于設(shè)置不屬于內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)的過孔或焊盤與內(nèi)電層之間的間距，設(shè)置窗口如【圖8】所示?！緢D 8】【 PowerPlaneCon