PCB Stackup

Desain laminasi terutama mengikuti dua aturan:
1. Setiap lapisan kabel harus memiliki lapisan referensi yang berdekatan (power atau ground layer);
2. Lapisan daya utama yang berdekatan dan lapisan tanah harus dijaga pada jarak minimum untuk memberikan kapasitansi kopling yang lebih besar;

 

Berikut ini mencantumkan tumpukan dari papan dua lapis ke papan delapan lapis misalnya penjelasan:
1. Menumpuk papan PCB satu sisi dan papan PCB dua sisi
Untuk papan dua lapis, karena sejumlah kecil lapisan, tidak ada lagi masalah laminasi. Kontrol radiasi EMI terutama dipertimbangkan dari kabel dan tata letak;

Kompatibilitas elektromagnetik papan lapis tunggal dan papan lapis ganda menjadi semakin menonjol. Alasan utama untuk fenomena ini adalah bahwa area loop sinyal terlalu besar, yang tidak hanya menghasilkan radiasi elektromagnetik yang kuat, tetapi juga membuat sirkuit sensitif terhadap gangguan eksternal. Untuk meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik dari sirkuit, cara termudah adalah mengurangi area loop dari sinyal kunci.

Sinyal kunci: Dari perspektif kompatibilitas elektromagnetik, sinyal kunci terutama merujuk pada sinyal yang menghasilkan radiasi dan sinyal yang kuat yang sensitif terhadap dunia luar. Sinyal yang dapat menghasilkan radiasi yang kuat umumnya merupakan sinyal periodik, seperti sinyal jam atau alamat orde rendah. Sinyal yang sensitif terhadap gangguan adalah sinyal analog dengan tingkat yang lebih rendah.

Papan tunggal dan lapisan ganda biasanya digunakan dalam desain analog frekuensi rendah di bawah 10kHz:
1) Jejak daya pada lapisan yang sama dialihkan secara radial, dan panjang total garis diminimalkan;

2) Saat menjalankan kabel daya dan ground, mereka harus dekat satu sama lain; Tempatkan kawat ground di sisi kabel sinyal kunci, dan kawat ground ini harus sedekat mungkin dengan kawat sinyal. Dengan cara ini, area loop yang lebih kecil terbentuk dan sensitivitas radiasi mode diferensial terhadap gangguan eksternal berkurang. Ketika kawat ground ditambahkan di sebelah kawat sinyal, satu loop dengan area terkecil terbentuk. Arus sinyal pasti akan mengambil loop ini alih -alih kabel ground lainnya.

3) Jika itu adalah papan sirkuit lapis ganda, Anda dapat meletakkan kawat ground di sepanjang garis sinyal di sisi lain papan sirkuit, tepat di bawah garis sinyal, dan garis pertama harus selebar mungkin. Area loop yang terbentuk dengan cara ini sama dengan ketebalan papan sirkuit dikalikan dengan panjang garis sinyal.

 

Dua dan empat lapis laminasi
1. SIG-GND (PWR) -PWR (GND) -SIG;
2. GND-SIG (PWR) -SIG (PWR) -GND;

Untuk dua desain laminasi di atas, masalah potensial adalah untuk ketebalan papan 1,6mm (62mil) tradisional. Jarak lapisan akan menjadi sangat besar, yang tidak hanya tidak menguntungkan untuk mengendalikan impedansi, penggabungan dan pelindung interlayer; Terutama jarak yang besar antara bidang power ground mengurangi kapasitansi papan dan tidak kondusif untuk menyaring kebisingan.

Untuk skema pertama, biasanya diterapkan pada situasi di mana ada lebih banyak chip di papan tulis. Skema semacam ini bisa mendapatkan kinerja SI yang lebih baik, tidak terlalu baik untuk kinerja EMI, terutama harus dikendalikan dengan kabel dan detail lainnya. Perhatian utama: Lapisan tanah ditempatkan pada lapisan penghubung lapisan sinyal dengan sinyal terpadat, yang bermanfaat untuk menyerap dan menekan radiasi; Tingkatkan area dewan untuk mencerminkan aturan 20 jam.

Untuk solusi kedua, biasanya digunakan di mana kepadatan chip di papan cukup rendah dan ada cukup area di sekitar chip (tempatkan lapisan tembaga daya yang diperlukan). Dalam skema ini, lapisan luar PCB adalah lapisan tanah, dan dua lapisan tengah adalah lapisan sinyal/daya. Catu daya pada lapisan sinyal dialihkan dengan garis lebar, yang dapat membuat impedansi jalur arus catu daya rendah, dan impedansi jalur microstrip sinyal juga rendah, dan radiasi sinyal lapisan dalam juga dapat dilindungi oleh lapisan luar. Dari perspektif kontrol EMI, ini adalah struktur PCB 4-lapis terbaik yang tersedia.

Perhatian utama: Jarak antara dua lapisan sinyal dan lapisan pencampur daya harus diperluas, dan arah kabel harus vertikal untuk menghindari crosstalk; Area dewan harus dikontrol dengan tepat untuk mencerminkan aturan 20 jam; Jika Anda ingin mengontrol impedansi kabel, solusi di atas harus sangat berhati -hati untuk merutekan kabel yang diatur di bawah pulau tembaga untuk daya dan pembumian. Selain itu, tembaga pada catu daya atau lapisan tanah harus saling berhubungan sebanyak mungkin untuk memastikan DC dan konektivitas frekuensi rendah.

Tiga, enam lapis laminasi
Untuk desain dengan kepadatan chip yang lebih tinggi dan frekuensi clock yang lebih tinggi, desain papan 6-lapis harus dipertimbangkan, dan metode penumpukan direkomendasikan:

1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Untuk skema semacam ini, skema laminasi semacam ini bisa mendapatkan integritas sinyal yang lebih baik, lapisan sinyal berdekatan dengan lapisan tanah, lapisan daya dan lapisan tanah dipasangkan, impedansi setiap lapisan kabel dapat dikontrol lebih baik, dan dua strata dapat menyerap garis medan magnet dengan baik. Dan ketika catu daya dan lapisan tanah utuh, itu dapat memberikan jalur pengembalian yang lebih baik untuk setiap lapisan sinyal.

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG -GND;
Untuk skema semacam ini, skema semacam ini hanya cocok untuk situasi bahwa kepadatan perangkat tidak terlalu tinggi, laminasi semacam ini memiliki semua keuntungan dari laminasi atas, dan bidang tanah dari lapisan atas dan bawah relatif lengkap, yang dapat digunakan sebagai lapisan pelindung yang lebih baik untuk digunakan. Perlu dicatat bahwa lapisan daya harus dekat dengan lapisan yang bukan permukaan komponen utama, karena bidang bawah akan lebih lengkap. Oleh karena itu, kinerja EMI lebih baik daripada solusi pertama.

Ringkasan: Untuk skema papan enam lapis, jarak antara lapisan daya dan lapisan tanah harus diminimalkan untuk mendapatkan daya yang baik dan kopling tanah. Namun, meskipun ketebalan papan adalah 62mil dan jarak lapisan berkurang, tidak mudah untuk mengontrol jarak antara catu daya utama dan lapisan tanah sangat kecil. Membandingkan skema pertama dengan skema kedua, biaya skema kedua akan meningkat pesat. Karena itu, kami biasanya memilih opsi pertama saat menumpuk. Saat mendesain, ikuti aturan 20H dan desain aturan lapisan cermin.

 

Laminasi empat dan delapan lapis
1. Ini bukan metode penumpukan yang baik karena penyerapan elektromagnetik yang buruk dan impedansi catu daya yang besar. Strukturnya adalah sebagai berikut:
1. Permukaan Komponen 1Signal, Lapisan Kabel Microstrip
2. Sinyal 2 Lapisan Pengkabelan Mikrostrip Internal, Lapisan Kabel yang Lebih Baik (Direction X)
3. tanah
4. Sinyal 3 Lapisan perutean stripline, lapisan perutean yang lebih baik (arah y)
5. Lapisan Routing Stripline SIGNAL 4
6. kekuatan
7. Sinyal 5 Lapisan Pengkabelan Mikrostrip Internal
8.Signal 6 Microstrip Trace Layer

2. Ini adalah varian dari metode penumpukan ketiga. Karena penambahan lapisan referensi, ia memiliki kinerja EMI yang lebih baik, dan impedansi karakteristik setiap lapisan sinyal dapat dikontrol dengan baik
1. Permukaan Komponen 1Signal, Lapisan Kabel Microstrip, Lapisan Kabel yang Baik
2. Strata ground, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
3. Lapisan perutean sinyal 2 stripline, lapisan perutean yang bagus
4. Lapisan Daya Daya, membentuk penyerapan elektromagnetik yang sangat baik dengan lapisan tanah di bawah 5. Lapisan tanah
6. Lapisan Routing Stripline 3, Lapisan Routing yang Baik
7. Stratum Daya, dengan Impedansi Catu Daya Besar
8.Signal 4 Microstrip Wiring Layer, Lapisan Kabel yang Baik

3. Metode penumpukan terbaik, karena penggunaan beberapa bidang referensi tanah, memiliki kapasitas penyerapan geomagnetik yang sangat baik.
1. Permukaan Komponen 1Signal, Lapisan Kabel Microstrip, Lapisan Kabel yang Baik
2. Strata ground, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
3. Lapisan perutean sinyal 2 stripline, lapisan perutean yang bagus
4. Lapisan Daya Daya, membentuk penyerapan elektromagnetik yang sangat baik dengan lapisan tanah di bawah 5. Lapisan tanah
6. Lapisan Routing Stripline 3, Lapisan Routing yang Baik
7. Stratum tanah, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
8.Signal 4 Microstrip Wiring Layer, Lapisan Kabel yang Baik

Cara memilih berapa banyak lapisan papan yang digunakan dalam desain dan cara menumpuknya tergantung pada banyak faktor seperti jumlah jaringan sinyal di papan, kepadatan perangkat, kepadatan pin, frekuensi sinyal, ukuran papan dan sebagainya. Untuk faktor -faktor ini, kita harus mempertimbangkan secara komprehensif. Untuk semakin banyak jaringan sinyal, semakin tinggi kepadatan perangkat, semakin tinggi kepadatan pin dan semakin tinggi frekuensi sinyal, desain papan multilayer harus diadopsi sebanyak mungkin. Untuk mendapatkan kinerja EMI yang baik, yang terbaik adalah memastikan bahwa setiap lapisan sinyal memiliki lapisan referensi sendiri.