Penumpukan PCB

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

 

Berikut ini daftar tumpukan dari papan dua lapis ke papan delapan lapis sebagai contoh penjelasannya:
1. Penumpukan papan PCB satu sisi dan papan PCB dua sisi
Untuk papan dua lapis, karena jumlah lapisannya sedikit, tidak ada lagi masalah laminasi. Pengendalian radiasi EMI terutama dipertimbangkan dari perkabelan dan tata letak;

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

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

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

2) Saat menjalankan kabel daya dan kabel ground, keduanya harus berdekatan; letakkan kabel ground di sisi kabel sinyal kunci, dan kabel ground ini harus sedekat mungkin dengan kabel sinyal. Dengan cara ini, area loop yang lebih kecil terbentuk dan sensitivitas radiasi mode diferensial terhadap interferensi eksternal berkurang. Ketika kabel ground ditambahkan di sebelah kabel sinyal, loop dengan luas terkecil akan terbentuk. Arus sinyal pasti akan mengambil loop ini daripada kabel ground lainnya.

3) Jika ini adalah papan sirkuit dua lapis, Anda dapat memasang kabel ground di sepanjang garis sinyal di sisi lain papan sirkuit, tepat di bawah garis sinyal, dan garis pertama harus selebar mungkin. Luas lingkaran yang dibentuk dengan cara ini sama dengan ketebalan papan sirkuit dikalikan dengan panjang garis sinyal.

 

Laminasi dua dan empat lapis
1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;

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

Untuk skema pertama, biasanya diterapkan pada situasi di mana terdapat lebih banyak chip di papan. Skema semacam ini dapat menghasilkan kinerja SI yang lebih baik, namun tidak terlalu baik untuk kinerja EMI, terutama harus dikontrol melalui perkabelan dan detail lainnya. Perhatian utama: Lapisan tanah ditempatkan pada lapisan penghubung lapisan sinyal dengan sinyal terpadat, yang bermanfaat untuk menyerap dan menekan radiasi; menambah luas papan untuk mencerminkan aturan 20H.

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

Perhatian utama: Jarak antara dua lapisan tengah sinyal dan lapisan pencampuran daya harus diperlebar, dan arah kabel harus vertikal untuk menghindari crosstalk; area papan harus dikontrol dengan tepat untuk mencerminkan aturan 20H; jika Anda ingin mengontrol impedansi kabel, solusi di atas harus sangat berhati-hati dalam merutekan kabel yang Diatur di bawah pulau tembaga untuk daya dan grounding. Selain itu, tembaga pada catu daya atau lapisan ground harus dihubungkan sebanyak mungkin untuk memastikan konektivitas DC dan frekuensi rendah.

Laminasi tiga, enam lapis
Untuk desain dengan kepadatan chip lebih tinggi dan frekuensi clock 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 dengan lebih baik, dan dua Lapisan tersebut dapat menyerap garis-garis medan magnet dengan baik. Dan ketika catu daya dan lapisan tanah utuh, hal ini dapat memberikan jalur balik 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 dimana kepadatan perangkat tidak terlalu tinggi, jenis laminasi ini memiliki semua keunggulan dari laminasi atas, dan bidang dasar lapisan atas dan bawah relatif lengkap, yang dapat digunakan sebagai lapisan pelindung yang lebih baik untuk digunakan. Perlu diperhatikan 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 dibandingkan solusi pertama.

Ringkasan: Untuk skema papan enam lapis, jarak antara lapisan daya dan lapisan tanah harus diminimalkan untuk mendapatkan daya dan kopling tanah yang baik. Namun, meskipun ketebalan papan adalah 62 mil dan jarak lapisan dikurangi, tidak mudah untuk mengontrol jarak antara catu daya utama dan lapisan tanah menjadi sangat kecil. Jika dibandingkan skema pertama dengan skema kedua, biaya skema kedua akan jauh meningkat. Oleh karena itu, kami biasanya memilih opsi pertama ketika 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.Sinyal 1 permukaan komponen, lapisan kabel mikrostrip
2. Sinyal 2 lapisan kabel mikrostrip internal, lapisan kabel yang lebih baik (arah X)
3. Tanah
4. Lapisan perutean stripline sinyal 3, lapisan perutean lebih baik (arah Y)
5.Sinyal 4 lapisan perutean stripline
6.Kekuatan
7. Sinyal 5 lapisan kabel mikrostrip internal
8.Sinyal 6 lapisan jejak mikrostrip

2. Merupakan varian dari metode penumpukan ketiga. Karena penambahan lapisan referensi, kinerja EMI lebih baik, dan impedansi karakteristik setiap lapisan sinyal dapat dikontrol dengan baik
1.Sinyal 1 permukaan komponen, lapisan kabel mikrostrip, lapisan kabel yang baik
2. Lapisan tanah, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
3. Lapisan perutean stripline sinyal 2, lapisan perutean yang baik
4. Lapisan daya listrik, membentuk penyerapan elektromagnetik yang sangat baik dengan lapisan tanah di bawahnya 5. Lapisan tanah
6. Lapisan perutean sinyal 3 stripline, lapisan perutean yang baik
7. Lapisan daya, dengan impedansi catu daya yang besar
8. Sinyal 4 lapisan kabel mikrostrip, lapisan kabel yang baik

3. Metode penumpukan terbaik, karena penggunaan beberapa bidang referensi tanah, memiliki kapasitas penyerapan geomagnetik yang sangat baik.
1.Sinyal 1 permukaan komponen, lapisan kabel mikrostrip, lapisan kabel yang baik
2. Lapisan tanah, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
3. Lapisan perutean stripline sinyal 2, lapisan perutean yang baik
4. Lapisan daya listrik, membentuk penyerapan elektromagnetik yang sangat baik dengan lapisan tanah di bawahnya. 5. Lapisan tanah tanah
6. Lapisan perutean sinyal 3 stripline, lapisan perutean yang baik
7. Lapisan tanah, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
8. Sinyal 4 lapisan kabel mikrostrip, lapisan kabel yang baik

Cara memilih berapa banyak lapisan papan yang digunakan dalam desain dan cara menumpuknya bergantung 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 mempertimbangkannya secara komprehensif. Untuk lebih 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 referensinya sendiri.