La conception laminée répond principalement à deux règles :
1. Chaque couche de câblage doit avoir une couche de référence adjacente (couche d'alimentation ou de terre) ;
2. La couche d'alimentation principale adjacente et la couche de terre doivent être maintenues à une distance minimale pour fournir une plus grande capacité de couplage ;
Ce qui suit répertorie la pile d'un panneau à deux couches à un panneau à huit couches, par exemple :
1. Carte PCB simple face et pile de cartes PCB double face
Pour les panneaux bicouches, du fait du petit nombre de couches, il n'y a plus de problème de laminage. Le contrôle du rayonnement EMI est principalement pris en compte à partir du câblage et de la disposition ;
La compatibilité électromagnétique des panneaux monocouches et des panneaux double couche est devenue de plus en plus importante. La principale raison de ce phénomène est que la zone de boucle de signal est trop grande, ce qui non seulement produit un fort rayonnement électromagnétique, mais rend également le circuit sensible aux interférences externes. Pour améliorer la compatibilité électromagnétique du circuit, le moyen le plus simple est de réduire la zone de boucle du signal clé.
Signal clé : du point de vue de la compatibilité électromagnétique, les signaux clés font principalement référence aux signaux qui produisent un fort rayonnement et aux signaux sensibles au monde extérieur. Les signaux pouvant générer un fort rayonnement sont généralement des signaux périodiques, tels que des signaux d'ordre inférieur d'horloges ou d'adresses. Les signaux sensibles aux interférences sont des signaux analogiques de niveaux inférieurs.
Les cartes simple et double couche sont généralement utilisées dans les conceptions analogiques basse fréquence inférieures à 10 KHz :
1) Les traces de puissance sur la même couche sont acheminées radialement et la longueur totale des lignes est minimisée ;
2) Lors du passage des fils d'alimentation et de terre, ils doivent être proches les uns des autres ; placez un fil de terre à côté du fil de signal clé, et ce fil de terre doit être aussi proche que possible du fil de signal. De cette manière, une zone de boucle plus petite est formée et la sensibilité du rayonnement en mode différentiel aux interférences externes est réduite. Lorsqu'un fil de terre est ajouté à côté du fil de signal, une boucle avec la plus petite surface est formée et le courant du signal empruntera certainement cette boucle au lieu d'autres fils de terre.
3) S'il s'agit d'un circuit imprimé double couche, vous pouvez poser un fil de terre le long de la ligne de signal de l'autre côté du circuit imprimé, immédiatement en dessous de la ligne de signal, et la première ligne doit être aussi large que possible. La zone de boucle ainsi formée est égale à l'épaisseur du circuit imprimé multipliée par la longueur de la ligne de signal.
Stratifiés à deux et quatre couches
1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG ;
2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND ;
Pour les deux conceptions laminées ci-dessus, le problème potentiel concerne l’épaisseur traditionnelle du panneau de 1,6 mm (62 mil). L'espacement des couches deviendra très grand, ce qui n'est pas seulement défavorable au contrôle de l'impédance, du couplage intercouche et du blindage ; en particulier, le grand espacement entre les plans de masse de puissance réduit la capacité de la carte et n'est pas propice au filtrage du bruit.
Le premier schéma est généralement appliqué à la situation où il y a plus de jetons sur le plateau. Ce type de schéma peut obtenir de meilleures performances SI, mais il n'est pas très bon pour les performances EMI, principalement à travers le câblage et d'autres détails à contrôler. Attention principale : la couche de terre est placée sur la couche de connexion de la couche de signal avec le signal le plus dense, ce qui est bénéfique pour absorber et supprimer le rayonnement ; augmentez la surface du plateau pour refléter la règle des 20H.
Quant à la deuxième solution, elle est généralement utilisée lorsque la densité de la puce sur la carte est suffisamment faible et qu'il y a suffisamment de surface autour de la puce (placer la couche de cuivre d'alimentation requise). Dans ce schéma, la couche externe du PCB est la couche de masse et les deux couches du milieu sont des couches de signal/puissance. L'alimentation électrique sur la couche de signal est acheminée avec une ligne large, ce qui peut réduire l'impédance du trajet du courant d'alimentation, et l'impédance du trajet microruban du signal est également faible, et le rayonnement du signal de la couche interne peut également être protégé par la couche externe. Du point de vue du contrôle EMI, il s'agit de la meilleure structure PCB à 4 couches disponible.
Attention principale : la distance entre les deux couches centrales des couches de mélange de signal et de puissance doit être élargie et la direction du câblage doit être verticale pour éviter la diaphonie ; la zone du plateau doit être contrôlée de manière appropriée pour refléter la règle des 20H ; si vous souhaitez contrôler l'impédance du câblage, la solution ci-dessus doit faire très attention à l'acheminement des fils. Elle est disposée sous l'îlot de cuivre pour l'alimentation électrique et la mise à la terre. De plus, le cuivre de l'alimentation ou de la couche de terre doit être interconnecté autant que possible pour garantir la connectivité CC et basse fréquence.
Stratifié à trois ou six couches
Pour les conceptions avec une densité de puces plus élevée et une fréquence d'horloge plus élevée, une conception de carte à 6 couches doit être envisagée et la méthode d'empilement est recommandée :
1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG ;
Pour ce type de schéma, ce type de schéma laminé peut obtenir une meilleure intégrité du signal, la couche de signal est adjacente à la couche de terre, la couche de puissance et la couche de terre sont appariées, l'impédance de chaque couche de câblage peut être mieux contrôlée et deux La strate peut bien absorber les lignes de champ magnétique. Et lorsque l'alimentation électrique et la couche de masse sont terminées, cela peut fournir un meilleur chemin de retour pour chaque couche de signal.
2. GND－SIG－GND－PWR－SIG－GND;
Pour ce type de schéma, ce type de schéma ne convient que dans le cas où la densité du dispositif n'est pas très élevée, ce type de stratification présente tous les avantages de la stratification supérieure et le plan de masse des couches supérieure et inférieure est relativement complet, qui peut être utilisé comme une meilleure couche de blindage à utiliser. Il convient de noter que la couche de puissance doit être proche de la couche qui n'est pas la surface du composant principal, car le plan de la couche inférieure sera plus complet. Par conséquent, les performances EMI sont meilleures que la première solution.
Résumé : Pour le schéma de carte à six couches, la distance entre la couche d'alimentation et la couche de masse doit être minimisée pour obtenir un bon couplage de puissance et de masse. Cependant, bien que l'épaisseur de la carte soit de 62 mil et que l'espacement des couches soit réduit, il n'est pas facile de contrôler que l'espacement entre l'alimentation principale et la couche de terre soit petit. En comparant le premier système avec le deuxième système, le coût du deuxième système augmentera considérablement. Par conséquent, nous choisissons généralement la première option lors de l’empilement. Lors de la conception, suivez la règle des 20H et la règle de la couche miroir.
Stratifiés à quatre et huit couches
1. Ce n'est pas une bonne méthode d'empilage en raison d'une mauvaise absorption électromagnétique et d'une grande impédance d'alimentation. Sa structure est la suivante :
1. Surface du composant Signal 1, couche de câblage microruban
2. Couche de câblage microruban interne du signal 2, meilleure couche de câblage (direction X)
3.Terre
4. Couche de routage Stripline Signal 3, meilleure couche de routage (direction Y)
5. Couche de routage Stripline Signal 4
6.Puissance
7. Couche de câblage microruban interne du signal 5
8. Couche de trace microruban Signal 6
2. Il s'agit d'une variante de la troisième méthode d'empilement. Grâce à l'ajout de la couche de référence, il offre de meilleures performances EMI et l'impédance caractéristique de chaque couche de signal peut être bien contrôlée.
1. Surface du composant Signal 1, couche de câblage microruban, bonne couche de câblage
2. Strate au sol, bonne capacité d'absorption des ondes électromagnétiques
3. Couche de routage stripline Signal 2, bonne couche de routage
4. Couche de puissance, formant une excellente absorption électromagnétique avec la couche de terre en dessous 5. Couche de terre
6. Couche de routage Stripline Signal 3, bonne couche de routage
7. Strate de puissance, avec une grande impédance d'alimentation
8. Couche de câblage microruban Signal 4, bonne couche de câblage
3. La meilleure méthode d'empilement, grâce à l'utilisation de plans de référence au sol multicouches, elle possède une très bonne capacité d'absorption géomagnétique.
1. Surface du composant Signal 1, couche de câblage microruban, bonne couche de câblage
2. Strate au sol, meilleure capacité d'absorption des ondes électromagnétiques
3. Couche de routage stripline Signal 2, bonne couche de routage
4. Couche de puissance, formant une excellente absorption électromagnétique avec la couche de terre en dessous 5. Couche de terre
6. Couche de routage Stripline Signal 3, bonne couche de routage
7. Strate au sol, meilleure capacité d'absorption des ondes électromagnétiques
8. Couche de câblage microruban Signal 4, bonne couche de câblage
Le choix du nombre de couches de cartes à utiliser dans la conception et la manière de les empiler dépendent de nombreux facteurs tels que le nombre de réseaux de signaux sur la carte, la densité des périphériques, la densité des broches, la fréquence du signal, la taille de la carte, etc. Nous devons considérer ces facteurs de manière globale. Pour plus de réseaux de signaux, plus la densité du dispositif, plus la densité de broches et plus la fréquence du signal est élevée, la conception de la carte multicouche doit être adoptée autant que possible. Pour obtenir de bonnes performances EMI, il est préférable de s’assurer que chaque couche de signal possède sa propre couche de référence.