Nackdelar med PCB traditionell fyra-lagers stapling

Om mellanskiktskapacitansen inte är tillräckligt stor kommer det elektriska fältet att fördelas över en relativt stor yta av kortet, så att mellanskiktsimpedansen reduceras och returströmmen kan flyta tillbaka till toppskiktet. I detta fall kan fältet som genereras av denna signal störa fältet för den närliggande växlande skiktsignalen. Det här var inte alls vad vi hade hoppats på. Tyvärr, på ett 4-lagers kort på 0,062 tum, är skikten långt ifrån varandra och mellanskiktskapacitansen är liten
När ledningarna ändras från lager 1 till lager 4 eller vice versa, kommer detta problem att visas som bild
nyheter 13
Diagrammet visar att när signalen spårar från lager 1 till lager 4 (röd linje) måste även returströmmen ändra plan (blå linje). Om frekvensen på signalen är tillräckligt hög och planen ligger nära varandra kan returströmmen flyta genom mellanskiktskapacitansen som finns mellan jordskiktet och effektskiktet. Men på grund av avsaknaden av en direkt ledande anslutning för returströmmen, är returvägen avbruten, och vi kan tänka på detta avbrott som en impedans mellan planen som visas som nedanstående bild
nyheter 14
Om mellanskiktskapacitansen inte är tillräckligt stor kommer det elektriska fältet att fördelas över en relativt stor yta av kortet, så att mellanskiktsimpedansen reduceras och returströmmen kan flyta tillbaka till toppskiktet. I detta fall kan fältet som genereras av denna signal störa fältet för den närliggande växlande skiktsignalen. Det här var inte alls vad vi hade hoppats på. Tyvärr, på ett 4-lagers kort på 0,062 tum, är skikten långt ifrån varandra (minst 0,020 tum), och mellanskiktskapacitansen är liten. Som ett resultat uppstår den elektriska fältinterferens som beskrivs ovan. Detta kanske inte orsakar problem med signalintegriteten, men det kommer säkerligen att skapa mer EMI. Det är därför vi, när vi använder kaskaden, undviker att byta lager, speciellt för högfrekventa signaler som klockor.
Det är vanligt att lägga till en avkopplingskondensator nära övergångspasshålet för att minska impedansen som upplevs av returströmmen som visas som bilden nedan. Denna avkopplingskondensator är emellertid ineffektiv för VHF-signaler på grund av dess låga självresonansfrekvens. För AC-signaler med frekvenser högre än 200-300 MHz kan vi inte förlita oss på frånkopplingskondensatorer för att skapa en returväg med låg impedans. Därför behöver vi en avkopplingskondensator (för under 200-300 MHz) och en relativt stor interboardkondensator för högre frekvenser.
nyheter 15
Detta problem kan undvikas genom att inte ändra lagret av nyckelsignalen. Den lilla mellanbordskapacitansen hos fyrskiktskortet leder dock till ett annat allvarligt problem: kraftöverföring. Klock digital ics kräver vanligtvis stora transienta strömförsörjningsströmmar. När stig-/falltiden för IC-utgången minskar, måste vi leverera energi i en högre takt. För att tillhandahålla en laddningskälla placerar vi vanligtvis avkopplingskondensatorer mycket nära varje logisk IC. Det finns dock ett problem: när vi går bortom självresonansfrekvenserna kan avkopplingskondensatorer inte effektivt lagra och överföra energi, eftersom kondensatorn vid dessa frekvenser fungerar som en induktor.
Eftersom de flesta ics idag har snabba stig-/falltider (ca 500 ps) behöver vi en extra frånkopplingsstruktur med en högre självresonansfrekvens än den för avkopplingskondensatorn. Mellanskiktskapacitansen hos ett kretskort kan vara en effektiv avkopplingsstruktur, förutsatt att skikten är tillräckligt nära varandra för att ge tillräcklig kapacitans. Därför föredrar vi, förutom de ofta använda avkopplingskondensatorerna, att använda tätt åtskilda kraftlager och jordlager för att tillhandahålla transienteffekt till digitala ics.
Observera att på grund av den gemensamma tillverkningsprocessen för kretskort har vi vanligtvis inte tunna isolatorer mellan det andra och tredje lagret av fyrskiktskortet. En fyrskiktsskiva med tunna isolatorer mellan det andra och tredje skiktet kan kosta mycket mer än en konventionell fyrskiktsskiva.