ラミネート設計は主に 2 つのルールに従います。
1. 各配線層には隣接する基準層 (電源層またはグランド層) が必要です。
2. 隣接する主電源層とグランド層は、結合容量を大きくするために最小限の距離に保つ必要があります。
以下に、説明例として 2 層基板から 8 層基板までのスタックをリストします。
1. 片面 PCB 基板と両面 PCB 基板の積層
2 層基板の場合、層の数が少ないため、積層の問題はなくなりました。 EMI放射の制御は主に配線とレイアウトから考慮されます。
単層基板と二層基板の電磁適合性はますます顕著になってきています。この現象の主な理由は、信号ループ領域が大きすぎるため、強い電磁放射が発生するだけでなく、回路が外部干渉の影響を受けやすくなることです。回路の電磁適合性を向上させる最も簡単な方法は、キー信号のループ領域を減らすことです。
キー信号: 電磁適合性の観点から、キー信号は主に強い放射線を生成する信号や外界の影響を受けやすい信号を指します。強い放射線を発生させる可能性のある信号は、クロックやアドレスの下位信号などの周期的な信号が一般的です。干渉の影響を受けやすい信号は、レベルが低いアナログ信号です。
単層および二層ボードは通常、10KHz 未満の低周波アナログ設計で使用されます。
1) 同じ層上の電源配線は放射状に配線され、配線の全長は最小限に抑えられます。
2) 電源線とアース線を配線するときは、それらを互いに近づける必要があります。アース線をキー信号線の側に配置し、このアース線を信号線にできるだけ近づけてください。このようにして、より小さなループ領域が形成され、外部干渉に対する差動モード放射の感度が低下します。信号線の隣にアース線を追加すると、最小面積のループが形成されます。信号電流は他のアース線ではなく、確実にこのループを通過します。
3) 2 層基板の場合は、基板の反対側の信号線の直下に信号線に沿ってアース線を敷設することができ、最初の線はできるだけ幅を広くする必要があります。このようにして形成されるループ面積は、回路基板の厚さと信号線の長さを乗じたものに等しくなります。
2層および4層のラミネート
1. SIG－GND(PWR)－PWR(GND)－SIG;
2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;
上記の 2 つの積層設計の場合、潜在的な問題は、従来の 1.6 mm (62 mil) の基板厚にあります。層間隔は非常に大きくなり、インピーダンス、層間結合、シールドの制御にとって不利になるだけではありません。特に、電源グランドプレーン間の間隔が広いと、基板の静電容量が減少し、ノイズのフィルタリングに役立ちません。
最初の方式では、通常、ボード上にさらに多くのチップがある状況に適用されます。この種のスキームはより良い SI パフォーマンスを得ることができますが、EMI パフォーマンスにはあまり良くなく、主に配線やその他の詳細によって制御する必要があります。主な注意点: グランド層は、信号が最も密度の高い信号層の接続層上に配置され、放射線を吸収して抑制するのに役立ちます。 20Hルールを反映するためにボードの面積を増やします。
2 番目の解決策では、通常、基板上のチップ密度が十分に低く、チップの周囲に十分な領域がある (必要なパワー銅層を配置する) 場合に使用されます。このスキームでは、PCB の外側の層はグランド層で、中間の 2 つの層は信号/電源層です。信号層の電源を太い線路で配線することで、電源電流の経路インピーダンスを低くすることができ、信号マイクロストリップ経路のインピーダンスも低くなり、内層の信号放射も低減できます。外層で保護されています。 EMI 制御の観点からは、これは入手可能な最高の 4 層 PCB 構造です。
主な注意点: 信号層と電力混合層の中間の 2 層間の距離を広くし、クロストークを避けるために配線方向を垂直にする必要があります。基板領域は 20H ルールを反映するように適切に制御される必要があります。配線インピーダンスを制御したい場合、上記の解決策では、電源と接地のために銅アイランドの下に配置されたワイヤの配線に細心の注意を払う必要があります。さらに、DC および低周波接続を確保するために、電源層またはグランド層の銅線を可能な限り相互接続する必要があります。
3層6層ラミネート
より高いチップ密度とより高いクロック周波数を備えた設計の場合は、6 層基板設計を検討する必要があり、積層方法が推奨されます。
1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG;
この種のスキームの場合、この種の積層スキームはより優れた信号完全性を得ることができ、信号層はグランド層に隣接し、電源層とグランド層はペアになり、各配線層のインピーダンスをより適切に制御できます。地層は磁力線をよく吸収します。また、電源層とグランド層が無傷であれば、各信号層により良いリターンパスを提供できます。
2. GND－SIG－GND－PWR－SIG－GND;
この種のスキームの場合、この種のスキームは、デバイス密度がそれほど高くなく、この種の積層には上部積層のすべての利点があり、最上層と最下層のグランドプレーンが相対的に低い状況にのみ適しています。完成し、より優れたシールド層として使用できます。底面がより完全になるため、電源層は主要コンポーネントの表面ではない層の近くにある必要があることに注意してください。したがって、EMI パフォーマンスは最初の解決策よりも優れています。
要約: 6 層基板方式の場合、良好な電源とグランドの結合を得るには、電源層とグランド層の間の距離を最小限に抑える必要があります。しかし、基板の厚さが 62mil になり層間隔が狭くなったとはいえ、主電源とグランド層の間隔を非常に小さく制御することは容易ではありません。最初の方式と 2 番目の方式を比較すると、2 番目の方式のコストは大幅に増加します。したがって、スタックする場合は通常、最初のオプションを選択します。設計の際は、20H ルールおよびミラー層ルールに従って設計してください。
4層および8層のラミネート
1. これは電磁吸収が悪く、電源インピーダンスが大きいため、良い積層方法ではありません。その構造は次のとおりです。
1.信号1部品表面、マイクロストリップ配線層
2. 信号 2 内部マイクロストリップ配線層、より良い配線層 (X 方向)
3.グランド
4. 信号 3 ストリップライン配線層、より優れた配線層 (Y 方向)
5.Signal 4 ストリップライン配線層
6.パワー
7. 信号 5 内部マイクロストリップ配線層
8.Signal 6 マイクロストリップ トレース層
2. これは、3 番目の積層方法の変形です。リファレンス層の追加により、EMI性能が向上し、各信号層の特性インピーダンスを適切に制御できます。
1.信号1部品表面、マイクロストリップ配線層、良好な配線層
2.地層、電磁波吸収能力に優れている
3. 信号 2 ストリップライン配線層、良好な配線層
4. 電源層、その下のグランド層と優れた電磁吸収を形成 5. グランド層
6.Signal 3 ストリップライン配線層、良好な配線層
7. 電源インピーダンスが大きい電源層
8.Signal 4マイクロストリップ配線層、良好な配線層
3. 複数の接地基準面を使用するため、最適な積層方法であり、非常に優れた地磁気吸収能力を備えています。
1.信号1部品表面、マイクロストリップ配線層、良好な配線層
2.地層、電磁波吸収能力に優れている
3. 信号 2 ストリップライン配線層、良好な配線層
4.電源層、その下のグランド層と優れた電磁吸収を形成 5.グランドグランド層
6.Signal 3 ストリップライン配線層、良好な配線層
7. 地層、良好な電磁波吸収能力
8.Signal 4マイクロストリップ配線層、良好な配線層
設計で使用する基板の層の数とそれらを積層する方法を選択する方法は、基板上の信号ネットワークの数、デバイス密度、PIN 密度、信号周波数、基板サイズなどの多くの要因によって異なります。これらの要素を総合的に考慮する必要があります。信号ネットワークの数が多くなるほど、デバイス密度が高く、PIN 密度が高く、信号周波数が高くなるほど、可能な限り多層基板設計を採用する必要があります。良好な EMI パフォーマンスを得るには、各信号層に独自の参照層があることを確認することが最善です。