Kerugian dari penumpukan empat lapis tradisional PCB

Jika kapasitansi interlayer tidak cukup besar, medan listrik akan didistribusikan pada area papan yang relatif besar, sehingga impedansi interlayer berkurang dan arus pengembalian dapat mengalir kembali ke lapisan atas. Dalam hal ini, bidang yang dihasilkan oleh sinyal ini dapat mengganggu bidang sinyal lapisan yang berubah di dekatnya. Ini bukan yang kami harapkan sama sekali. Sayangnya, pada papan 4-lapis 0,062 inci, lapisannya berjauhan dan kapasitansi interlayer kecil
Saat kabel berubah dari lapisan 1 ke layer 4 atau sebaliknya, maka akan dipimpin masalah ini ditampilkan sebagai gambar
news13
Diagram menunjukkan bahwa ketika sinyal melacak dari lapisan 1 ke layer 4 (garis merah), arus pengembalian juga harus mengubah bidang (garis biru). Jika frekuensi sinyal cukup tinggi dan pesawat berdekatan, arus pengembalian dapat mengalir melalui kapasitansi interlayer yang ada antara lapisan tanah dan lapisan daya. Namun, karena kurangnya koneksi konduktif langsung untuk arus pengembalian, jalur pengembalian terganggu, dan kita dapat menganggap gangguan ini sebagai impedansi antara pesawat yang ditampilkan sebagai gambar di bawah ini
news14
Jika kapasitansi interlayer tidak cukup besar, medan listrik akan didistribusikan pada area papan yang relatif besar, sehingga impedansi interlayer berkurang dan arus pengembalian dapat mengalir kembali ke lapisan atas. Dalam hal ini, bidang yang dihasilkan oleh sinyal ini dapat mengganggu bidang sinyal lapisan yang berubah di dekatnya. Ini bukan yang kami harapkan sama sekali. Sayangnya, pada papan 4-lapis 0,062 inci, lapisannya berjauhan (setidaknya 0,020 inci), dan kapasitansi interlayer kecil. Akibatnya, gangguan medan listrik yang dijelaskan di atas terjadi. Ini mungkin tidak menyebabkan masalah integritas sinyal, tetapi pasti akan menciptakan lebih banyak EMI. Inilah sebabnya, saat menggunakan kaskade, kami menghindari perubahan lapisan, terutama untuk sinyal frekuensi tinggi seperti jam.
Adalah praktik umum untuk menambahkan kapasitor decoupling di dekat lubang pass transisi untuk mengurangi impedansi yang dialami oleh arus pengembalian yang ditunjukkan sebagai gambar di bawah ini. Namun, kapasitor decoupling ini tidak efektif untuk sinyal VHF karena frekuensi resonansi diri yang rendah. Untuk sinyal AC dengan frekuensi lebih tinggi dari 200-300 MHz, kami tidak dapat mengandalkan kapasitor decoupling untuk membuat jalur pengembalian impedansi rendah. Oleh karena itu, kita membutuhkan kapasitor decoupling (untuk di bawah 200-300 MHz) dan kapasitor interboard yang relatif besar untuk frekuensi yang lebih tinggi.
news15
Masalah ini dapat dihindari dengan tidak mengubah lapisan sinyal kunci. Namun, kapasitansi interboard kecil dari papan empat lapis menyebabkan masalah serius lainnya: transmisi daya. IC digital jam biasanya membutuhkan arus catu daya sementara yang besar. Ketika waktu naik/turun dari output IC berkurang, kita perlu memberikan energi pada tingkat yang lebih tinggi. Untuk menyediakan sumber pengisian daya, kami biasanya menempatkan kapasitor decoupling sangat dekat dengan masing -masing logika IC. Namun, ada masalah: ketika kita melampaui frekuensi resonansi diri, kapasitor decoupling tidak dapat secara efisien menyimpan dan mentransfer energi, karena pada frekuensi ini kapasitor akan bertindak seperti induktor.
Karena sebagian besar IC saat ini memiliki waktu naik/turun cepat (sekitar 500 PS), kita membutuhkan struktur decoupling tambahan dengan frekuensi resonansi diri yang lebih tinggi daripada kapasitor decoupling. Kapasitansi interlayer dari papan sirkuit dapat menjadi struktur decoupling yang efektif, asalkan lapisan cukup dekat satu sama lain untuk memberikan kapasitansi yang cukup. Oleh karena itu, selain kapasitor decoupling yang umum digunakan, kami lebih suka menggunakan lapisan daya dan lapisan tanah yang berjarak dekat untuk memberikan daya sementara pada IC digital.
Harap dicatat bahwa karena proses pembuatan papan sirkuit umum, kami biasanya tidak memiliki isolator tipis antara lapisan kedua dan ketiga dari papan empat lapis. Papan empat lapis dengan isolator tipis antara lapisan kedua dan ketiga dapat berharga lebih dari papan empat lapis konvensional.