PCB stackup

Ang nakalamina na disenyo ay pangunahing sumusunod sa dalawang panuntunan:
1. Ang bawat layer ng mga kable ay dapat magkaroon ng isang katabing reference layer (power o ground layer);
2. Ang katabing pangunahing layer ng kapangyarihan at layer ng lupa ay dapat na panatilihin sa isang minimum na distansya upang magbigay ng mas malaking kapasidad ng pagkabit;

 

Ang sumusunod ay naglilista ng stack mula sa dalawang-layer na board hanggang sa walong-layer na board para sa halimbawa ng paliwanag:
1. Stacking ng single-sided PCB board at double-sided PCB board
Para sa dalawang-layer na board, dahil sa maliit na bilang ng mga layer, wala nang problema sa paglalamina. Ang kontrol ng radiation ng EMI ay pangunahing isinasaalang-alang mula sa mga kable at layout;

Ang electromagnetic compatibility ng single-layer boards at double-layer boards ay naging mas at mas kitang-kita. Ang pangunahing dahilan para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang lugar ng signal loop ay masyadong malaki, na hindi lamang gumagawa ng malakas na electromagnetic radiation, ngunit ginagawa din ang circuit na sensitibo sa panlabas na pagkagambala. Upang mapabuti ang electromagnetic compatibility ng circuit, ang pinakamadaling paraan ay upang bawasan ang loop area ng key signal.

Key signal: Mula sa pananaw ng electromagnetic compatibility, pangunahing tumutukoy ang mga pangunahing signal sa mga signal na gumagawa ng malakas na radiation at mga signal na sensitibo sa labas ng mundo. Ang mga signal na maaaring makabuo ng malakas na radiation ay karaniwang mga pana-panahong signal, tulad ng mga low-order na signal ng mga orasan o address. Ang mga signal na sensitibo sa interference ay mga analog signal na may mas mababang antas.

Karaniwang ginagamit ang mga single at double-layer board sa mga disenyong analog na may mababang dalas na mas mababa sa 10KHz:
1) Ang mga bakas ng kapangyarihan sa parehong layer ay iniruruta nang radially, at ang kabuuang haba ng mga linya ay pinaliit;

2) Kapag nagpapatakbo ng mga kawad ng kuryente at lupa, dapat na malapit sila sa isa't isa; maglagay ng ground wire sa gilid ng key signal wire, at ang ground wire na ito ay dapat na mas malapit hangga't maaari sa signal wire. Sa ganitong paraan, nabuo ang isang mas maliit na lugar ng loop at nababawasan ang sensitivity ng differential mode radiation sa external interference. Kapag ang isang ground wire ay idinagdag sa tabi ng signal wire, isang loop na may pinakamaliit na lugar ay nabuo. Ang kasalukuyang signal ay tiyak na kukuha ng loop na ito sa halip na iba pang mga wire sa lupa.

3) Kung ito ay isang double-layer circuit board, maaari kang maglagay ng ground wire sa kahabaan ng linya ng signal sa kabilang panig ng circuit board, sa ibaba mismo ng linya ng signal, at ang unang linya ay dapat na kasing lapad hangga't maaari. Ang loop area na nabuo sa ganitong paraan ay katumbas ng kapal ng circuit board na pinarami ng haba ng linya ng signal.

 

Dalawa at apat na layer na laminates
1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;

Para sa dalawang nakalamina na disenyo sa itaas, ang potensyal na problema ay para sa tradisyonal na 1.6mm (62mil) na kapal ng board. Ang espasyo ng layer ay magiging napakalaki, na hindi lamang hindi kanais-nais para sa pagkontrol ng impedance, interlayer coupling at shielding; lalo na ang malaking espasyo sa pagitan ng mga power ground planes ay binabawasan ang kapasidad ng board at hindi nakakatulong sa pag-filter ng ingay.

Para sa unang pamamaraan, karaniwan itong inilalapat sa sitwasyon kung saan mayroong higit pang mga chips sa board. Ang ganitong uri ng pamamaraan ay maaaring makakuha ng mas mahusay na pagganap ng SI, ito ay hindi napakahusay para sa pagganap ng EMI, higit sa lahat ay dapat na kontrolin sa pamamagitan ng mga kable at iba pang mga detalye. Pangunahing pansin: Ang layer ng lupa ay inilalagay sa connecting layer ng signal layer na may pinakamakapal na signal, na kapaki-pakinabang na sumipsip at sugpuin ang radiation; dagdagan ang lugar ng board upang ipakita ang 20H na panuntunan.

Para sa pangalawang solusyon, kadalasang ginagamit ito kung saan ang density ng chip sa board ay sapat na mababa at may sapat na lugar sa paligid ng chip (ilagay ang kinakailangang power copper layer). Sa scheme na ito, ang panlabas na layer ng PCB ay ground layer, at ang gitnang dalawang layer ay signal/power layer. Ang supply ng kuryente sa layer ng signal ay niruruta na may malawak na linya, na maaaring gawing mababa ang impedance ng landas ng supply ng kuryente, at mababa din ang impedance ng path ng signal microstrip, at ang radiation ng signal ng panloob na layer ay maaari ding maging. protektado ng panlabas na layer. Mula sa pananaw ng kontrol ng EMI, ito ang pinakamahusay na 4-layer na istraktura ng PCB na magagamit.

Pangunahing pansin: Ang distansya sa pagitan ng gitnang dalawang layer ng signal at power mixing layer ay dapat palawakin, at ang direksyon ng mga kable ay dapat patayo upang maiwasan ang crosstalk; ang lugar ng board ay dapat na naaangkop na kontrolado upang ipakita ang 20H na panuntunan; kung gusto mong kontrolin ang impedance ng mga kable, ang solusyon sa itaas ay dapat maging maingat sa ruta ng mga wire na Nakaayos sa ilalim ng isla ng tanso para sa kapangyarihan at saligan. Bilang karagdagan, ang tanso sa power supply o ground layer ay dapat na magkakaugnay hangga't maaari upang matiyak ang DC at low-frequency na pagkakakonekta.

Tatlo, anim na layer na nakalamina
Para sa mga disenyo na may mas mataas na densidad ng chip at mas mataas na dalas ng orasan, dapat isaalang-alang ang 6-layer na disenyo ng board, at inirerekomenda ang paraan ng pagsasalansan:

1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Para sa ganitong uri ng scheme, ang ganitong uri ng laminated scheme ay maaaring makakuha ng mas mahusay na integridad ng signal, ang signal layer ay katabi ng ground layer, ang power layer at ang ground layer ay ipinares, ang impedance ng bawat wiring layer ay maaaring mas mahusay na kontrolado, at dalawa Ang stratum ay maaaring sumipsip ng mga linya ng magnetic field nang maayos. At kapag buo ang power supply at ground layer, makakapagbigay ito ng mas magandang return path para sa bawat signal layer.

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG -GND;
Para sa ganitong uri ng scheme, ang ganitong uri ng scheme ay angkop lamang para sa sitwasyon na ang density ng device ay hindi masyadong mataas, ang ganitong uri ng lamination ay may lahat ng mga pakinabang ng upper lamination, at ang ground plane ng itaas at ilalim na mga layer ay medyo kumpleto, na maaaring magamit bilang isang mas mahusay na shielding layer Upang gamitin. Dapat tandaan na ang layer ng kapangyarihan ay dapat na malapit sa layer na hindi pangunahing bahagi ng ibabaw, dahil ang ilalim na eroplano ay magiging mas kumpleto. Samakatuwid, ang pagganap ng EMI ay mas mahusay kaysa sa unang solusyon.

Buod: Para sa six-layer board scheme, ang distansya sa pagitan ng power layer at ground layer ay dapat mabawasan para makakuha ng magandang power at ground coupling. Gayunpaman, kahit na ang kapal ng board ay 62mil at ang layer spacing ay nabawasan, hindi madaling kontrolin ang spacing sa pagitan ng pangunahing power supply at ang ground layer na napakaliit. Ang paghahambing ng unang pamamaraan sa pangalawang pamamaraan, ang halaga ng pangalawang pamamaraan ay tataas nang malaki. Samakatuwid, kadalasang pinipili namin ang unang opsyon kapag nagsasalansan. Kapag nagdidisenyo, sundin ang panuntunang 20H at ang disenyo ng panuntunan ng mirror layer.

 

Apat at walong-layer laminates
1. Ito ay hindi isang mahusay na paraan ng stacking dahil sa mahinang electromagnetic absorption at malaking power supply impedance. Ang istraktura nito ay ang mga sumusunod:
1.Signal 1 component surface, microstrip wiring layer
2. Signal 2 internal microstrip wiring layer, mas magandang wiring layer (X direksyon)
3. Lupa
4. Signal 3 stripline routing layer, mas magandang routing layer (Y direction)
5.Signal 4 stripline routing layer
6.Kapangyarihan
7. Signal 5 panloob na microstrip wiring layer
8.Signal 6 microstrip trace layer

2. Ito ay isang variant ng ikatlong paraan ng pagsasalansan. Dahil sa pagdaragdag ng layer ng sanggunian, mayroon itong mas mahusay na pagganap ng EMI, at ang katangian ng impedance ng bawat layer ng signal ay maaaring makontrol nang maayos.
1.Signal 1 component surface, microstrip wiring layer, magandang wiring layer
2. Ground stratum, mahusay na kakayahan sa pagsipsip ng electromagnetic wave
3. Signal 2 stripline routing layer, magandang routing layer
4. Power power layer, na bumubuo ng mahusay na electromagnetic absorption na may ground layer sa ibaba 5. Ground layer
6.Signal 3 stripline routing layer, magandang routing layer
7. Power stratum, na may malaking power supply impedance
8.Signal 4 microstrip wiring layer, magandang wiring layer

3. Ang pinakamahusay na paraan ng stacking, dahil sa paggamit ng maramihang ground reference planes, ito ay may napakahusay na geomagnetic absorption capacity.
1.Signal 1 component surface, microstrip wiring layer, magandang wiring layer
2. Ground stratum, mahusay na kakayahan sa pagsipsip ng electromagnetic wave
3. Signal 2 stripline routing layer, magandang routing layer
4.Power power layer, na bumubuo ng mahusay na electromagnetic absorption na may ground layer sa ibaba 5. Ground ground layer
6.Signal 3 stripline routing layer, magandang routing layer
7. Ground stratum, mahusay na kakayahan sa pagsipsip ng electromagnetic wave
8.Signal 4 microstrip wiring layer, magandang wiring layer

Kung paano pumili kung gaano karaming mga layer ng mga board ang ginagamit sa disenyo at kung paano i-stack ang mga ito ay depende sa maraming mga kadahilanan tulad ng bilang ng mga network ng signal sa board, density ng device, density ng PIN, frequency ng signal, laki ng board at iba pa. Para sa mga salik na ito, dapat nating komprehensibong isaalang-alang. Para sa mas maraming network ng signal, mas mataas ang density ng device, mas mataas ang density ng PIN at mas mataas ang frequency ng signal, dapat gamitin ang multilayer board na disenyo hangga't maaari. Upang makakuha ng mahusay na pagganap ng EMI, pinakamahusay na tiyakin na ang bawat layer ng signal ay may sariling reference na layer.