El diseño laminado sigue principalmente dos reglas:
1. Cada capa de cableado debe tener una capa de referencia adyacente (capa de alimentación o de tierra);
2. La capa de energía principal adyacente y la capa de tierra deben mantenerse a una distancia mínima para proporcionar una mayor capacitancia de acoplamiento;
A continuación se enumera la pila desde un tablero de dos capas hasta un tablero de ocho capas, como explicación de ejemplo:
1. Apilamiento de placa PCB de una cara y placa PCB de doble cara
En el caso de tableros de dos capas, debido al pequeño número de capas, ya no existe ningún problema de laminación. El control de la radiación EMI se considera principalmente desde el cableado y el diseño;
La compatibilidad electromagnética de los tableros de una sola capa y de los tableros de doble capa se ha vuelto cada vez más destacada. La razón principal de este fenómeno es que el área del bucle de señal es demasiado grande, lo que no sólo produce una fuerte radiación electromagnética, sino que también hace que el circuito sea sensible a interferencias externas. Para mejorar la compatibilidad electromagnética del circuito, la forma más sencilla es reducir el área del bucle de la señal clave.
Señal clave: desde la perspectiva de la compatibilidad electromagnética, las señales clave se refieren principalmente a señales que producen radiación fuerte y señales que son sensibles al mundo exterior. Las señales que pueden generar una fuerte radiación son generalmente señales periódicas, como señales de bajo orden de relojes o direcciones. Las señales sensibles a las interferencias son señales analógicas con niveles más bajos.
Las placas de una y dos capas se utilizan generalmente en diseños analógicos de baja frecuencia por debajo de 10 KHz:
1) Las líneas de energía en la misma capa se encaminan radialmente y se minimiza la longitud total de las líneas;
2) Al tender los cables de alimentación y de tierra, deben estar cerca uno del otro; Coloque un cable de tierra en el costado del cable de señal clave, y este cable de tierra debe estar lo más cerca posible del cable de señal. De esta manera, se forma un área de bucle más pequeña y se reduce la sensibilidad de la radiación en modo diferencial a las interferencias externas. Cuando se agrega un cable de tierra al lado del cable de señal, se forma un bucle con el área más pequeña. La corriente de señal definitivamente tomará este bucle en lugar de otros cables de tierra.
3) Si se trata de una placa de circuito de doble capa, puede colocar un cable a tierra a lo largo de la línea de señal en el otro lado de la placa de circuito, inmediatamente debajo de la línea de señal, y la primera línea debe ser lo más ancha posible. El área del bucle formado de esta manera es igual al espesor de la placa de circuito multiplicado por la longitud de la línea de señal.
Laminados de dos y cuatro capas.
1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Para los dos diseños laminados anteriores, el problema potencial es el grosor del tablero tradicional de 1,6 mm (62 mil). La separación entre capas será muy grande, lo que no sólo es desfavorable para controlar la impedancia, el acoplamiento entre capas y el blindaje; Especialmente el gran espacio entre los planos de tierra de potencia reduce la capacitancia de la placa y no favorece el filtrado del ruido.
Para el primer esquema, generalmente se aplica a la situación en la que hay más fichas en el tablero. Este tipo de esquema puede obtener un mejor rendimiento SI, no es muy bueno para el rendimiento EMI, principalmente debe controlarse mediante cableado y otros detalles. Atención principal: la capa de tierra se coloca en la capa de conexión de la capa de señal con la señal más densa, lo que es beneficioso para absorber y suprimir la radiación; Aumente el área del tablero para reflejar la regla de las 20H.
Para la segunda solución, generalmente se usa cuando la densidad del chip en la placa es lo suficientemente baja y hay suficiente área alrededor del chip (coloque la capa de cobre de potencia requerida). En este esquema, la capa exterior de la PCB es la capa de tierra y las dos capas intermedias son las capas de señal/potencia. La fuente de alimentación en la capa de señal se enruta con una línea ancha, lo que puede hacer que la impedancia de la ruta de la corriente de la fuente de alimentación sea baja, y la impedancia de la ruta de la microcinta de señal también es baja, y la radiación de la señal de la capa interna también puede ser baja. protegido por la capa exterior. Desde la perspectiva del control EMI, esta es la mejor estructura de PCB de 4 capas disponible.
Atención principal: la distancia entre las dos capas intermedias de señal y mezcla de potencia debe ampliarse y la dirección del cableado debe ser vertical para evitar interferencias; el área del tablero debe controlarse adecuadamente para reflejar la regla 20H; Si desea controlar la impedancia del cableado, la solución anterior debe tener mucho cuidado al enrutar los cables dispuestos debajo de la isla de cobre para alimentación y conexión a tierra. Además, el cobre de la fuente de alimentación o de la capa de tierra debe estar interconectado tanto como sea posible para garantizar la conectividad de CC y de baja frecuencia.
Laminado de tres y seis capas
Para diseños con mayor densidad de chips y mayor frecuencia de reloj, se debe considerar un diseño de placa de 6 capas y se recomienda el método de apilamiento:
1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Para este tipo de esquema, este tipo de esquema laminado puede obtener una mejor integridad de la señal, la capa de señal está adyacente a la capa de tierra, la capa de energía y la capa de tierra están emparejadas, la impedancia de cada capa de cableado se puede controlar mejor y dos El estrato puede absorber bien las líneas del campo magnético. Y cuando la fuente de alimentación y la capa de tierra están intactas, puede proporcionar una mejor ruta de retorno para cada capa de señal.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Para este tipo de esquema, este tipo de esquema solo es adecuado para la situación en la que la densidad del dispositivo no es muy alta, este tipo de laminación tiene todas las ventajas de la laminación superior y el plano de tierra de las capas superior e inferior es relativamente completo, que se puede utilizar como una mejor capa protectora para usar. Cabe señalar que la capa de energía debe estar cerca de la capa que no es la superficie del componente principal, porque el plano inferior será más completo. Por lo tanto, el rendimiento de EMI es mejor que el de la primera solución.
Resumen: Para el esquema de placa de seis capas, la distancia entre la capa de energía y la capa de tierra debe minimizarse para obtener un buen acoplamiento de energía y tierra. Sin embargo, aunque el grosor de la placa es de 62 mil y el espacio entre capas es reducido, no es fácil controlar que el espacio entre la fuente de alimentación principal y la capa de tierra sea muy pequeño. Comparando el primer esquema con el segundo esquema, el costo del segundo esquema aumentará considerablemente. Por eso, solemos elegir la primera opción a la hora de apilar. Al diseñar, siga la regla 20H y la regla de diseño de la capa espejo.
Laminados de cuatro y ocho capas.
1. Este no es un buen método de apilamiento debido a la mala absorción electromagnética y la gran impedancia de la fuente de alimentación. Su estructura es la siguiente:
1.Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microcinta
2. Capa de cableado de microcinta interna de señal 2, mejor capa de cableado (dirección X)
3.Tierra
4. Capa de enrutamiento de línea de señal 3, mejor capa de enrutamiento (dirección Y)
5.Capa de enrutamiento de línea de señal 4
6.Poder
7. Capa de cableado interno de microcinta de señal 5
8.Capa de traza de microbanda de señal 6
2. Es una variante del tercer método de apilamiento. Debido a la adición de la capa de referencia, tiene un mejor rendimiento EMI y la impedancia característica de cada capa de señal se puede controlar bien.
1. Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microcinta, buena capa de cableado
2. Estrato terrestre, buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
3. Capa de enrutamiento de línea de señal 2, buena capa de enrutamiento
4. Capa de energía, formando una excelente absorción electromagnética con la capa de tierra debajo. 5. Capa de tierra
6.Capa de enrutamiento de línea de señal 3, buena capa de enrutamiento
7. Estrato de energía, con gran impedancia de suministro de energía.
8.Capa de cableado de microcinta de señal 4, buena capa de cableado
3. El mejor método de apilamiento, debido al uso de múltiples planos de referencia terrestre, tiene muy buena capacidad de absorción geomagnética.
1. Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microcinta, buena capa de cableado
2. Estrato terrestre, buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
3. Capa de enrutamiento de línea de señal 2, buena capa de enrutamiento
4.Capa de energía, formando una excelente absorción electromagnética con la capa de tierra debajo. 5.Capa de tierra
6.Capa de enrutamiento de línea de señal 3, buena capa de enrutamiento
7. Estrato terrestre, buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
8.Capa de cableado de microcinta de señal 4, buena capa de cableado
Cómo elegir cuántas capas de placas se utilizan en el diseño y cómo apilarlas depende de muchos factores, como la cantidad de redes de señal en la placa, la densidad del dispositivo, la densidad de PIN, la frecuencia de la señal, el tamaño de la placa, etc. Para estos factores, debemos considerar de manera integral. Para cuantas más redes de señal, mayor sea la densidad del dispositivo, mayor la densidad del PIN y mayor la frecuencia de la señal, se debe adoptar el diseño de placa multicapa tanto como sea posible. Para obtener un buen rendimiento EMI, es mejor asegurarse de que cada capa de señal tenga su propia capa de referencia.