PCB-stacking designmetode

Det laminerede design overholder hovedsageligt to regler:

1. Hvert ledningslag skal have et tilstødende referencelag (strøm- eller jordlag);
2. Det tilstødende hovedeffektlag og jordlag bør holdes i en minimumsafstand for at give større koblingskapacitans;

 

Følgende viser en forklaring på stakken fra tolagsplade til ottelagsplade:

1. Enkeltsidet printkort og dobbeltsidet printkortstak

For tolagsplader er der på grund af det lille antal lag ikke længere et lamineringsproblem. Kontrol af EMI-stråling tages primært i betragtning ud fra ledningsføring og layout;

Den elektromagnetiske kompatibilitet af enkeltlags- og dobbeltlagsplader er blevet mere og mere fremtrædende. Hovedårsagen til dette fænomen er, at signalsløjfeområdet er for stort, hvilket ikke kun producerer stærk elektromagnetisk stråling, men også gør kredsløbet følsomt over for ekstern interferens. For at forbedre kredsløbets elektromagnetiske kompatibilitet er den nemmeste måde at reducere nøglesignalets sløjfeområde.

Nøglesignal: Fra et elektromagnetisk kompatibilitetsperspektiv refererer nøglesignaler primært til signaler, der producerer stærk stråling, og signaler, der er følsomme over for omverdenen. De signaler, der kan generere stærk stråling, er generelt periodiske signaler, såsom lavordenssignaler fra ure eller adresser. Signaler, der er følsomme over for interferens, er analoge signaler med lavere niveauer.

Enkelt- og dobbeltlagsplader bruges normalt i lavfrekvente analoge designs under 10 kHz:

1) Effektsporene på det samme lag er ført radialt, og den samlede længde af linjerne minimeres;

2) Når strøm- og jordledningerne trækkes, skal de være tæt på hinanden; placer en jordledning ved siden af ​​nøglesignalledningen, og denne jordledning skal være så tæt som muligt på signalledningen. På denne måde dannes et mindre sløjfeområde, og følsomheden af ​​differentialmodestråling over for ekstern interferens reduceres. Når en jordledning tilføjes ved siden af ​​signalledningen, dannes en sløjfe med det mindste areal, og signalstrømmen vil helt sikkert tage denne sløjfe i stedet for andre jordledninger.

3) Hvis det er et dobbeltlags printkort, kan du lægge en jordledning langs signalledningen på den anden side af printkortet, lige under signalledningen, og den første ledning skal være så bred som muligt. Sløjfearealet, der dannes på denne måde, er lig med printkortets tykkelse ganget med signalledningens længde.

 

To- og firelagslaminater

1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;

For de to ovennævnte laminerede designs er det potentielle problem den traditionelle printpladetykkelse på 1,6 mm (62 mil). Lagafstanden vil blive meget stor, hvilket ikke kun er ugunstigt for styring af impedans, mellemlagskobling og afskærmning; især reducerer den store afstand mellem effektjordplanerne printpladens kapacitans og er ikke befordrende for filtrering af støj.

For den første ordning anvendes den normalt i situationer, hvor der er flere chips på kortet. Denne type ordning kan give bedre SI-ydeevne, men er ikke særlig god for EMI-ydeevnen, primært gennem ledninger og andre detaljer, der skal kontrolleres. Hovedopmærksomhed: Jordlaget placeres på forbindelseslaget i signallaget med det tætteste signal, hvilket er gavnligt for at absorbere og undertrykke stråling; øg arealet af kortet for at afspejle 20H-reglen.

Den anden løsning bruges normalt, når chipdensiteten på kortet er lav nok, og der er tilstrækkelig plads omkring chippen (placer det nødvendige kobberlag). I denne ordning er det ydre lag af printkortet jordlaget, og de to midterste lag er signal-/effektlag. Strømforsyningen på signallaget er ført med en bred ledning, hvilket kan gøre strømforsyningsstrømmens impedans lav, og impedansen af ​​signalmikrostripbanen er også lav, og det indre lags signalstråling kan også afskærmes af det ydre lag. Fra et EMI-kontrolperspektiv er dette den bedste 4-lags printkortstruktur, der er tilgængelig.

Hovedopmærksomhed: Afstanden mellem de to midterste lag af signal- og effektblandingslagene bør udvides, og ledningsretningen bør være lodret for at undgå krydstale; printpladeområdet bør kontrolleres korrekt for at afspejle 20H-reglen; hvis du vil kontrollere ledningsimpedansen, skal ovenstående løsning være meget omhyggelig med at føre ledningerne. Den er arrangeret under kobberøen til strømforsyning og jording. Derudover bør kobberet på strømforsyningen eller jordlaget forbindes så meget som muligt for at sikre DC- og lavfrekvensforbindelse.

 

 

Tre-, sekslags laminat

For designs med højere chipdensitet og højere clockfrekvens bør et 6-lags printkortdesign overvejes, og stablingsmetoden anbefales:

1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;

For denne type ordning kan denne type laminerede ordning opnå bedre signalintegritet, signallaget støder op til jordlaget, effektlaget og jordlaget er parret, impedansen af ​​hvert ledningslag kan styres bedre, og de to lag kan absorbere magnetfeltlinjerne godt. Og når strømforsyningen og jordlaget er komplette, kan det give en bedre returvej for hvert signallag.

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG -GND;

Til denne type ordning er denne type ordning kun egnet til situationer, hvor enhedens tæthed ikke er særlig høj. Denne type laminering har alle fordelene ved den øvre laminering, og jordplanet for de øverste og nederste lag er relativt komplet, hvilket kan bruges som et bedre afskærmningslag. Det skal bemærkes, at effektlaget skal være tæt på det lag, der ikke er hovedkomponentoverfladen, da bundlagets plan vil være mere komplet. Derfor er EMI-ydeevnen bedre end den første løsning.

Resumé: For sekslags printkortskemaet bør afstanden mellem effektlaget og jordlaget minimeres for at opnå god effekt- og jordkobling. Selvom printkortets tykkelse er 62 mm, og lagafstanden er reduceret, er det dog ikke let at kontrollere afstanden mellem hovedstrømforsyningen og jordlaget til at være lille. Sammenlignet med det første skema vil omkostningerne ved det andet skema stige betydeligt. Derfor vælger vi normalt den første mulighed ved stabling. Ved design skal 20H-reglen og spejllagsreglen følges.

Fire- og ottelagslaminater

1. Dette er ikke en god stablingsmetode på grund af dårlig elektromagnetisk absorption og stor strømforsyningsimpedans. Dens struktur er som følger:
1. Signal 1 komponentoverflade, mikrostrip-ledningslag
2. Signal 2 internt mikrostrip-ledningslag, bedre ledningslag (X-retning)
3. Jord
4. Signal 3 stripline routinglag, bedre routinglag (Y-retning)
5. Signal 4 stripline routinglag
6. Strøm
7. Signal 5 internt mikrostrip-ledningslag
8. Signal 6 mikrostrip sporlag

2. Det er en variant af den tredje stablingsmetode. På grund af tilføjelsen af ​​referencelaget har den bedre EMI-ydeevne, og den karakteristiske impedans for hvert signallag kan styres godt.
1. Signal 1 komponentoverflade, mikrostrip-ledningslag, godt ledningslag
2. Jordlag, god absorptionsevne for elektromagnetiske bølger
3. Signal 2 stripline routinglag, godt routinglag
4. Effektlag, der danner fremragende elektromagnetisk absorption med jordlaget nedenunder.
6. Signal 3 stripline routinglag, godt routinglag
7. Effektlag med stor strømforsyningsimpedans
8. Signal 4 mikrostrip ledningslag, godt ledningslag

3. Den bedste stablingsmetode, på grund af brugen af ​​flerlags jordreferenceplaner, har den meget god geomagnetisk absorptionskapacitet.
1. Signal 1 komponentoverflade, mikrostrip-ledningslag, godt ledningslag
2. Jordlag, bedre absorptionsevne for elektromagnetiske bølger
3. Signal 2 stripline routinglag, godt routinglag
4. Effektlag, der danner fremragende elektromagnetisk absorption med jordlaget nedenunder.
6. Signal 3 stripline routinglag, godt routinglag
7. Jordlag, bedre absorptionsevne for elektromagnetiske bølger
8. Signal 4 mikrostrip ledningslag, godt ledningslag

Hvordan man vælger, hvor mange lag printkort der skal bruges i designet, og hvordan de skal stables, afhænger af mange faktorer, såsom antallet af signalnetværk på printkortet, enhedstæthed, PIN-tæthed, signalfrekvens, printkortstørrelse osv. Vi skal overveje disse faktorer på en omfattende måde. For flere signalnetværk, jo højere enhedstætheden er, desto højere er PIN-tætheden og desto højere er signalfrekvensen, og jo højere er det, og derfor bør flerlagsprintkortdesignet anvendes så meget som muligt. For at opnå god EMI-ydeevne er det bedst at sikre, at hvert signallag har sit eget referencelag.