PCB Stackup Design -methode

Het gelamineerde ontwerp voldoet voornamelijk aan twee regels:

1. Elke bedradingslaag moet een aangrenzende referentielaag (stroom of grondlaag) hebben;
2. De aangrenzende hoofdvermogenlaag en grondlaag moeten op een minimale afstand worden gehouden om een ​​grotere koppelingscapaciteit te bieden;

 

Het volgende vermeldt de stapel van tweelaagse bord tot acht-laags bord bijvoorbeeld uitleg:

1. Eenzijdig PCB-bord en dubbelzijdige PCB-kaartstapel

Voor tweelaagse planken is er vanwege het kleine aantal lagen geen lamineringsprobleem meer. Controle EMI -straling wordt voornamelijk overwogen door bedrading en lay -out;

De elektromagnetische compatibiliteit van single-layer boards en dubbele laag boards is steeds prominenter geworden. De belangrijkste reden voor dit fenomeen is dat het signaallusgebied te groot is, wat niet alleen sterke elektromagnetische straling produceert, maar ook het circuit gevoelig maakt voor externe interferentie. Om de elektromagnetische compatibiliteit van het circuit te verbeteren, is de eenvoudigste manier om het lusgebied van het sleutelsignaal te verminderen.

Belangrijkste signaal: vanuit het perspectief van elektromagnetische compatibiliteit verwijzen belangrijke signalen voornamelijk naar signalen die sterke straling produceren en signalen die gevoelig zijn voor de buitenwereld. De signalen die sterke straling kunnen genereren, zijn over het algemeen periodieke signalen, zoals signalen van lage orde van klokken of adressen. Signalen die gevoelig zijn voor interferentie zijn analoge signalen met lagere niveaus.

Enkele en dubbele laagborden worden meestal gebruikt in laagfrequente analoge ontwerpen onder 10 kHz:

1) De stroomsporen op dezelfde laag worden radiaal gerouteerd en de totale lengte van de lijnen wordt geminimaliseerd;

2) Bij het uitvoeren van de stroom- en gronddraden moeten ze dicht bij elkaar zijn; Plaats een aarddraad naast de sleutelsignaaldraad en deze aarddraad moet zo dicht mogelijk bij de signaaldraad zijn. Op deze manier wordt een kleiner lusgebied gevormd en wordt de gevoeligheid van differentiële modusstraling naar externe interferentie verminderd. Wanneer een aarddraad naast de signaaldraad wordt toegevoegd, wordt een lus met het kleinste gebied gevormd en zal de signaalstroom deze lus zeker nemen in plaats van andere gronddraden.

3) Als het een printplaat met dubbele laag is, kunt u een aarddraad langs de signaallijn aan de andere kant van de printplaat leggen, direct onder de signaallijn, en de eerste lijn moet zo breed mogelijk zijn. Het op deze manier gevormde lusgebied is gelijk aan de dikte van de printplaat vermenigvuldigd met de lengte van de signaallijn.

 

Twee en vierlaags laminaten

1. Sig-gnd (PWR) -pwr (gnd) -sig;
2. gnd-sig (PWR) -sig (PWR) -GND;

Voor de bovenstaande twee gelamineerde ontwerpen is het potentiële probleem voor de traditionele 1,6 mm (62 mil) borddikte. De laagafstand zal erg groot worden, wat niet alleen ongunstig is voor het beheersen van impedantie, tussenlagenkoppeling en afscherming; In het bijzonder vermindert de grote afstand tussen stroomgrondvliegtuigen de bordcapaciteit en is het niet bevorderlijk voor het filteren van ruis.

Voor het eerste schema wordt het meestal toegepast op de situatie waarin er meer chips op het bord staan. Dit soort schema kan betere SI -prestaties krijgen, het is niet erg goed voor EMI -prestaties, voornamelijk door de bedrading en andere details om te controleren. Belangrijkste aandacht: de grondlaag wordt op de verbindingslaag van de signaallaag geplaatst met het dichtste signaal, wat gunstig is om straling te absorberen en te onderdrukken; Verhoog het gebied van het bestuur om de 20h -regel weer te geven.

Wat de tweede oplossing betreft, deze wordt meestal gebruikt wanneer de chipdichtheid op het bord laag genoeg is en er voldoende gebied rond de chip is (plaats de vereiste koperlaaglaag). In dit schema is de buitenste laag van de PCB grondlaag en de middelste twee lagen zijn signaal-/stroomlagen. De voeding op de signaallaag wordt geleid met een brede lijn, waardoor de padimpedantie van de stroomtoevoerstroom laag kan worden, en de impedantie van het signaalmicrostrip -pad is ook laag en de binnenste signaalstraling kan ook worden afgeschermd door de buitenste laag. Vanuit het perspectief van EMI-besturingselement is dit de beste 4-laags PCB-structuur die beschikbaar is.

Belangrijkste aandacht: de afstand tussen de middelste twee lagen signaal- en vermogensmengsellagen moet worden verbreed en de bedradingsrichting moet verticaal zijn om overspraak te voorkomen; Het bordgebied moet op de juiste manier worden gecontroleerd om de 20h -regel weer te geven; Als u de bedradingsimpedantie wilt regelen, moet de bovenstaande oplossing zeer voorzichtig zijn om de draden te routeren die deze onder het koperen eiland is gerangschikt voor voeding en aarding. Bovendien moet het koper op de voeding of grondlaag zoveel mogelijk met elkaar worden verbonden om DC en laagfrequente connectiviteit te waarborgen.

 

 

Drie, zeslaags laminaat

Voor ontwerpen met een hogere chipdichtheid en hogere klokfrequentie moet een 6-laags bordontwerp worden overwogen en wordt de stapelmethode aanbevolen:

1. Sig-gnd-sig-pwr-gnd-sig;

Voor dit soort schema's kan dit soort gelamineerde schema een betere signaalintegriteit krijgen, de signaallaag grenst aan de grondlaag, de vermogenslaag en de grondlaag zijn gekoppeld, de impedantie van elke bedradingslaag kan beter worden geregeld, en twee kan de laag de magnetische veldlijnen goed absorberen. En wanneer de voeding en de grondlaag voltooid zijn, kan deze een beter retourpad bieden voor elke signaallaag.

2. gnd-sig-gnd-pwr-sig -gnd;

Voor dit soort schema's is dit soort schema's alleen geschikt voor de situatie dat de apparaatdichtheid niet erg hoog is, dit soort laminering heeft alle voordelen van de bovenste laminering en het grondvlak van de boven- en onderste lagen is relatief compleet, die kan worden gebruikt als een betere beschermende laag om te gebruiken. Opgemerkt moet worden dat de stroomlaag dicht bij de laag moet zijn die niet het hoofdoppervlak van het component is, omdat het vlak van de onderste laag completer zal zijn. Daarom zijn EMI -prestaties beter dan de eerste oplossing.

Samenvatting: Voor het schema van de zeslagen moet de afstand tussen de stroomlaag en de grondlaag worden geminimaliseerd om goed vermogen en grondkoppeling te verkrijgen. Hoewel de dikte van het bord 62mil is en de laagafstand wordt verminderd, is het niet eenvoudig om de afstand tussen de hoofdvoeding en de grondlaag klein te regelen. Door het eerste schema te vergelijken met het tweede schema, zullen de kosten van het tweede schema sterk stijgen. Daarom kiezen we meestal de eerste optie bij het stapelen. Volg bij het ontwerpen de 20h regel en het ontwerp van de spiegellaagregel.

Vier en acht-laags laminaten

1. Dit is geen goede stapelmethode vanwege een slechte elektromagnetische absorptie en grote voedingsimpedantie. De structuur is als volgt:
1. Signal 1 componentoppervlak, microstrip bedradingslaag
2. Signaal 2 Interne microstrip -bedradingslaag, betere bedradingslaag (x richting)
3. Ground
4. Signaal 3 Stripline -routeringslaag, betere routeringslaag (y -richting)
5. Signal 4 stripline routingslaag
6. Power
7. Signaal 5 Interne microstrip bedradingslaag
8. Signal 6 Microstrip Trace Layer

2. Het is een variant van de derde stapelmethode. Vanwege de toevoeging van de referentielaag heeft het een betere EMI -prestaties en kan de karakteristieke impedantie van elke signaallaag goed worden gecontroleerd
1. Signal 1 componentoppervlak, microstrip bedradingslaag, goede bedradingslaag
2. Grond stratum, goede elektromagnetische golfabsorptievermogen
3. Signaal 2 Stripline -routeringslaag, goede routeringslaag
4. Power Power Layer, die uitstekende elektromagnetische absorptie vormt met de grondlaag onder 5. Grondlaag
6. Signal 3 stripline routingslaag, goede routelaag
7. Power stratum, met grote voedingsimpedantie
8. Signal 4 microstrip bedradingslaag, goede bedradingslaag

3. De beste stapelmethode, vanwege het gebruik van multi-layer grondreferentievlakken, heeft het een zeer goede geomagnetische absorptiecapaciteit.
1. Signal 1 componentoppervlak, microstrip bedradingslaag, goede bedradingslaag
2. Grond stratum, betere elektromagnetische golfabsorptievermogen
3. Signaal 2 Stripline -routeringslaag, goede routeringslaag
4. Power -stroomlaag, die uitstekende elektromagnetische absorptie vormt met de grondlaag onder 5. Ground Ground Layer
6. Signal 3 stripline routingslaag, goede routelaag
7. Grondstratum, betere elektromagnetische golfabsorptievermogen
8. Signal 4 microstrip bedradingslaag, goede bedradingslaag

Hoe u kunt kiezen hoeveel lagen boards worden gebruikt in het ontwerp en hoe deze te stapelen, hangt af van vele factoren, zoals het aantal signaalnetwerken op het bord, apparaatdichtheid, pindichtheid, signaalfrequentie, bordgrootte enzovoort. We moeten deze factoren op een uitgebreide manier overwegen. Voor de meer signaalnetwerken, hoe hoger de apparaatdichtheid, hoe hoger de pin -dichtheid en hoe hoger de signaalfrequentie, het meerlagige bordontwerp moet zoveel mogelijk worden aangenomen. Om een ​​goede EMI -prestaties te krijgen, is het het beste om ervoor te zorgen dat elke signaallaag zijn eigen referentielaag heeft.