PCB Stackup

Il design laminato segue principalmente due regole:
1. Ogni strato di cablaggio deve avere uno strato di riferimento adiacente (potenza o strato di terra);
2. Lo strato di potenza principale adiacente e lo strato di terra devono essere mantenuti a una distanza minima per fornire una maggiore capacità di accoppiamento;

 

Il seguente elenca lo stack dalla scheda a due strati alla scheda a otto strati, ad esempio spiegazione:
1. Impilamento della scheda PCB a faccia singola e della scheda PCB a doppia faccia
Per le schede a due strati, a causa del piccolo numero di strati, non c'è più un problema di laminazione. Il controllo della radiazione EMI è considerato principalmente dal cablaggio e dal layout;

La compatibilità elettromagnetica delle schede a livello singolo e delle schede a doppio strato è diventata sempre più importante. Il motivo principale di questo fenomeno è che l'area del ciclo del segnale è troppo grande, il che non solo produce forti radiazioni elettromagnetiche, ma rende anche il circuito sensibile alle interferenze esterne. Per migliorare la compatibilità elettromagnetica del circuito, il modo più semplice è ridurre l'area del loop del segnale chiave.

Segnale chiave: dal punto di vista della compatibilità elettromagnetica, i segnali chiave si riferiscono principalmente a segnali che producono forti radiazioni e segnali sensibili al mondo esterno. I segnali che possono generare radiazioni forti sono generalmente segnali periodici, come segnali di orologi a basso ordine o indirizzi. I segnali sensibili alle interferenze sono segnali analogici con livelli più bassi.

Le schede singoli e a doppio strato sono generalmente utilizzate in progetti analogici a bassa frequenza al di sotto di 10kHz:
1) le tracce di potenza sullo stesso strato vengono instradate radialmente e la lunghezza totale delle linee è ridotta al minimo;

2) Quando si eseguono i fili di potenza e terra, dovrebbero essere vicini l'uno all'altro; Posizionare un filo di terra sul lato del filo del segnale chiave e questo filo di terra dovrebbe essere il più vicino possibile al filo del segnale. In questo modo, si forma un'area di loop più piccola e viene ridotta la sensibilità delle radiazioni in modalità differenziale alle interferenze esterne. Quando viene aggiunto un filo di terra accanto al filo del segnale, si forma un anello con la più piccola area. La corrente del segnale prenderà sicuramente questo ciclo invece di altri fili di terra.

3) Se si tratta di un circuito a doppio strato, è possibile posare un filo di terra lungo la linea del segnale sull'altro lato del circuito, immediatamente sotto la linea del segnale e la prima linea dovrebbe essere il più ampia possibile. L'area del loop formata in questo modo è uguale allo spessore del circuito moltiplicato per la lunghezza della linea del segnale.

 

Laminati a due e quattro strati
1. Sig-gnd (PWR) -pwr (GND) -sig;
2. GND-SIG (PWR) -SIG (PWR) -GND;

Per i due design laminati sopra, il potenziale problema è per lo spessore della scheda tradizionale da 1,6 mm (62 mil). La spaziatura dello strato diventerà molto grande, il che non è solo sfavorevole per il controllo dell'impedenza, dell'accoppiamento e alla schermatura interstrato; Soprattutto la grande spaziatura tra i piani di alimentazione riduce la capacità della scheda e non favorisce il rumore di filtraggio.

Per il primo schema, di solito viene applicato alla situazione in cui ci sono più chip sul tabellone. Questo tipo di schema può ottenere prestazioni SI migliori, non è molto buono per le prestazioni EMI, principalmente deve controllare i cablaggi e altri dettagli. Attenzione principale: lo strato di terra viene posizionato sullo strato di collegamento dello strato di segnale con il segnale più denso, che è benefico per assorbire e sopprimere le radiazioni; Aumenta l'area del consiglio per riflettere la regola 20h.

Per la seconda soluzione, di solito viene utilizzato in cui la densità del chip sulla scheda è abbastanza bassa e c'è abbastanza area attorno al chip (posizionare lo strato di rame di potenza richiesto). In questo schema, lo strato esterno del PCB è strato di terra e i due strati centrali sono strati di segnale/potenza. L'alimentatore sullo strato di segnale viene instradato con una linea larga, che può ridurre il percorso della corrente di alimentazione e anche l'impedenza del percorso di microstrip del segnale è bassa e la radiazione del segnale dello strato interno può anche essere protetta dallo strato esterno. Dal punto di vista del controllo EMI, questa è la migliore struttura PCB a 4 strati disponibile.

Attenzione principale: la distanza tra i due strati di segnali e gli strati di miscelazione di potenza dovrebbe essere ampliata e la direzione del cablaggio dovrebbe essere verticale per evitare il crosstalk; L'area del consiglio dovrebbe essere adeguatamente controllata per riflettere la regola 20H; Se si desidera controllare l'impedenza del cablaggio, la soluzione di cui sopra dovrebbe essere molto attento a instradare i fili disposti sotto l'isola di rame per energia e messa a terra. Inoltre, il rame sull'alimentazione o lo strato di terra dovrebbe essere interconnesso il più possibile per garantire la connettività DC e a bassa frequenza.

Tre, laminato a sei strati
Per i progetti con una densità di chip più elevata e una frequenza di clock più elevata, è necessario considerare un design della scheda a 6 strati e si consiglia il metodo di impilamento:

1. Sig-gnd-sig-pwr-gnd-sig;
Per questo tipo di schema, questo tipo di schema laminato può ottenere una migliore integrità del segnale, lo strato di segnale è adiacente allo strato di terra, allo strato di potenza e allo strato di terra, l'impedenza di ciascun strato di cablaggio può essere controllata meglio e due lo strato possono assorbire bene le linee del campo magnetico. E quando l'alimentazione e lo strato di terra sono intatti, può fornire un percorso di ritorno migliore per ciascun strato di segnale.

2. Gnd-sig-gnd-pwr-sig -gnd;
Per questo tipo di schema, questo tipo di schema è adatto solo alla situazione in cui la densità del dispositivo non è molto elevata, questo tipo di laminazione ha tutti i vantaggi della laminazione superiore e il piano di terra degli strati superiore e inferiore è relativamente completo, che può essere usato come uno strato di schermatura migliore da usare. Va notato che lo strato di potenza dovrebbe essere vicino allo strato che non è la superficie del componente principale, perché il piano inferiore sarà più completo. Pertanto, le prestazioni EMI sono migliori della prima soluzione.

Riepilogo: per lo schema a sei strati, la distanza tra lo strato di potenza e lo strato di terra dovrebbe essere ridotta al minimo per ottenere un buon accoppiamento di potenza e terra. Tuttavia, sebbene lo spessore della scheda sia 62 mil e la spaziatura dello strato è ridotta, non è facile controllare la spaziatura tra l'alimentazione principale e lo strato di terra molto piccolo. Confrontando il primo schema con il secondo schema, il costo del secondo schema aumenterà notevolmente. Pertanto, di solito scegliamo la prima opzione durante l'impilamento. Durante la progettazione, seguire la regola 20H e la progettazione della regola del livello specchio.

 

Laminati da quattro e otto strati
1. Questo non è un buon metodo di impilamento a causa del scarso assorbimento elettromagnetico e dell'impedenza di alimentazione di grandi dimensioni. La sua struttura è la seguente:
1.Signal 1 Surface del componente, strato di cablaggio microstrip
2. Signal 2 strato di cablaggio microstrip interno, strato di cablaggio migliore (direzione x)
3.Ferture
4. Segnale 3 strato di routing stripline, miglior strato di routing (direzione Y)
5.Signal 4 strato di routing stripline
6.po
7. Segnale 5 Livello di cablaggio microstrip interno
8.Signal 6 strato di traccia microstrip

2. È una variante del terzo metodo di impilamento. A causa dell'aggiunta dello strato di riferimento, ha una migliore prestazione EMI e l'impedenza caratteristica di ciascun strato di segnale può essere ben controllata
1.Signal 1 Surface del componente, strato di cablaggio microstrip, buon livello di cablaggio
2. Stratum di terra, buona capacità di assorbimento delle onde elettromagnetiche
3. Segnale 2 Livello di routing stripline, buon livello di routing
4. Strato di potenza di potenza, formando un eccellente assorbimento elettromagnetico con lo strato di terra inferiore a 5. Strato di terra
6.Signal 3 strato di routing stripline, buon livello di routing
7. Stratum di potenza, con grande impedenza di alimentazione
8. STAGLIO DI CABLAGGIO DI MICROSTRIP SEGNALE, buon livello di cablaggio

3. Il miglior metodo di impilamento, a causa dell'uso di più piani di riferimento a terra, ha un'ottima capacità di assorbimento geomagnetico.
1.Signal 1 Surface del componente, strato di cablaggio microstrip, buon livello di cablaggio
2. Stratum di terra, buona capacità di assorbimento delle onde elettromagnetiche
3. Segnale 2 Livello di routing stripline, buon livello di routing
4. Strato di potenza della potenza, formando un eccellente assorbimento elettromagnetico con lo strato di terra sotto 5. Stratto di terra
6.Signal 3 strato di routing stripline, buon livello di routing
7. Stratum di terra, buona capacità di assorbimento delle onde elettromagnetiche
8. STAGLIO DI CABLAGGIO DI MICROSTRIP SEGNALE, buon livello di cablaggio

Come scegliere quanti livelli di schede vengono utilizzati nel design e come impilarli dipende da molti fattori come il numero di reti di segnale sulla scheda, la densità del dispositivo, la densità dei pin, la frequenza del segnale, le dimensioni della scheda e così via. Per questi fattori, dobbiamo considerare in modo completo. Per più reti di segnale, maggiore è la densità del dispositivo, maggiore è la densità del pin e maggiore è la frequenza del segnale, il design della scheda multistrato dovrebbe essere adottato il più possibile. Per ottenere buone prestazioni EMI, è meglio garantire che ogni livello di segnale abbia il proprio livello di riferimento.