Laminoitu rakenne noudattaa pääasiassa kahta sääntöä:
1. Jokaisella johdotuskerroksella on oltava viereinen referenssikerros (teho- tai maadoituskerros);
2. Vierekkäisen päätehokerroksen ja maadoituskerroksen tulisi olla mahdollisimman kaukana toisistaan suuremman kytkentäkapasitanssin aikaansaamiseksi;
Seuraavassa on esimerkkinä lueteltu pino kaksikerroksisesta levystä kahdeksankerroksiseen levyyn:
1. Yksipuolinen piirilevy ja kaksipuolinen piirilevypino
Kaksikerroksisissa piirilevyissä ei enää ole laminointiongelmaa pienen kerrosmäärän vuoksi. Sähkömagneettisen häiriöiden hallinta otetaan huomioon pääasiassa johdotuksessa ja asettelussa;
Yksikerroksisten ja kaksikerroksisten piirilevyjen sähkömagneettinen yhteensopivuus on tullut yhä tärkeämmäksi. Tämän ilmiön pääasiallinen syy on liian suuri signaalisilmukka-alue, joka ei ainoastaan tuota voimakasta sähkömagneettista säteilyä, vaan tekee piiristä myös herkän ulkoisille häiriöille. Piirin sähkömagneettisen yhteensopivuuden parantamiseksi helpoin tapa on pienentää avainsignaalin silmukka-aluetta.
Avainsignaali: Sähkömagneettisen yhteensopivuuden näkökulmasta avainsignaaleilla tarkoitetaan pääasiassa voimakasta säteilyä tuottavia signaaleja ja ulkomaailmalle herkkiä signaaleja. Voimakasta säteilyä tuottavat signaalit ovat yleensä jaksollisia signaaleja, kuten kellojen tai osoitteiden matalan kertaluvun signaaleja. Häiriöherkät signaalit ovat matalamman tason analogisia signaaleja.
Yksi- ja kaksikerroksisia piirilevyjä käytetään yleensä alle 10 kHz:n matalataajuisissa analogisissa malleissa:
1) Saman kerroksen tehojohtimet on reititetty säteittäisesti ja viivojen kokonaispituus on minimoitu;
2) Virta- ja maadoitusjohtoja vedettäessä niiden tulee olla lähellä toisiaan; aseta maadoitusjohto avainsignaalijohdon viereen, ja tämän maadoitusjohdon tulee olla mahdollisimman lähellä signaalijohtoa. Tällä tavoin muodostuu pienempi silmukkapinta-ala ja differentiaalimuotoisen säteilyn herkkyys ulkoisille häiriöille vähenee. Kun maadoitusjohto lisätään signaalijohdon viereen, muodostuu pienimmän pinta-alan omaava silmukka, ja signaalivirta kulkee varmasti tämän silmukan kautta muiden maadoitusjohtojen sijaan.
3) Jos kyseessä on kaksikerroksinen piirilevy, voit asettaa maadoitusjohtimen signaalilinjaa pitkin piirilevyn toiselle puolelle, välittömästi signaalilinjan alapuolelle, ja ensimmäisen linjan tulisi olla mahdollisimman leveä. Tällä tavoin muodostetun silmukan pinta-ala on yhtä suuri kuin piirilevyn paksuus kerrottuna signaalilinjan pituudella.
Kaksi- ja nelikerroksiset laminaatit
1. SIG－GND(PWR)－PWR(ND)－SIG;
2. MAA－SIG(PWR)－SIG(PWR)－MAA;
Yllä mainituissa kahdessa laminoitussa rakenteessa mahdollinen ongelma on perinteinen 1,6 mm:n (62 mil) levypaksuus. Kerrosten välinen etäisyys kasvaa erittäin suureksi, mikä on epäedullista paitsi impedanssin hallinnan, kerrosten välisen kytkennän ja suojauksen kannalta, myös erityisesti maadoitustasojen välinen suuri etäisyys pienentää levyn kapasitanssia eikä edistä kohinan suodatusta.
Ensimmäistä järjestelmää käytetään yleensä tilanteissa, joissa piirilevyllä on enemmän siruja. Tällainen kytkentä voi parantaa SI-suorituskykyä, mutta se ei ole kovin hyvä EMI-suorituskyvyn kannalta, pääasiassa johdotuksen ja muiden ohjattavien yksityiskohtien vuoksi. Tärkeimmät huomiot: Maadoituskerros sijoitetaan signaalikerroksen yhdyskerroksen päälle, jossa on tihein signaali, mikä on hyödyllistä säteilyn absorboimiseksi ja vaimentamiseksi; levyn pinta-alaa on lisättävä 20H-säännön mukaisesti.
Toista ratkaisua käytetään yleensä silloin, kun piirilevyn sirutiheys on riittävän alhainen ja sirun ympärillä on riittävästi tilaa (vaaditun tehokerroksen sijoittamiseksi). Tässä rakenteessa piirilevyn ulkokerros on maadoituskerros ja kaksi keskimmäistä kerrosta ovat signaali-/tehokerroksia. Signaalikerroksen virtalähde on reititetty leveällä linjalla, mikä voi pienentää virtalähdevirran polun impedanssia. Myös signaalimikroliuskapolun impedanssi on alhainen, ja ulkokerros voi suojata myös sisäkerroksen signaalisäteilyä. EMI-hallinnan näkökulmasta tämä on paras saatavilla oleva nelikerroksinen piirilevyrakenne.
Pääasiallinen huomio: Signaali- ja tehosekoituskerrosten välistä etäisyyttä tulisi suurentaa ja johdotussuunnan tulisi olla pystysuora ylikuulumisen välttämiseksi; piirilevyn pinta-alaa tulisi ohjata asianmukaisesti 20H-säännön mukaisesti; jos haluat hallita johdotuksen impedanssia, yllä olevassa ratkaisussa johtojen reitityksessä tulee olla erittäin huolellinen. Ne on sijoitettava kuparisaarekkeen alle virransyöttöä ja maadoitusta varten. Lisäksi virtalähteen tai maadoituskerroksen kupari tulisi yhdistää mahdollisimman hyvin tasavirran ja matalataajuisen yhteyden varmistamiseksi.
Kolmi-, kuusikerroksinen laminaatti
Suuremman sirutiheyden ja korkeamman kellotaajuusmallien osalta tulisi harkita 6-kerroksista piirilevysuunnittelua, ja pinoamismenetelmää suositellaan:
1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Tällaisessa järjestelmässä tällainen laminoitu järjestelmä voi saavuttaa paremman signaalin eheyden, signaalikerros on maadoituskerroksen vieressä, tehokerros ja maadoituskerros ovat pareittain, kunkin johdotuskerroksen impedanssia voidaan hallita paremmin ja kaksi kerrosta voivat absorboida magneettikentän viivoja hyvin. Ja kun virtalähde ja maadoituskerros ovat valmiita, se voi tarjota paremman paluureitin kummallekin signaalikerrokselle.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Tämän tyyppinen kytkentä sopii vain tilanteisiin, joissa laitteen tiheys ei ole kovin korkea. Tällaisella laminoinnilla on kaikki ylemmän laminoinnin edut, ja ylemmän ja alemman kerroksen maataso on suhteellisen täydellinen, mikä voi toimia parempana suojakerroksena. On huomattava, että tehokerroksen tulisi olla lähellä kerrosta, joka ei ole pääkomponentin pinta, koska alemman kerroksen taso on täydellisempi. Siksi EMI-suorituskyky on parempi kuin ensimmäisessä ratkaisussa.
Yhteenveto: Kuusikerroksisessa piirilevyssä tehokerroksen ja maadoituskerroksen välinen etäisyys tulisi minimoida hyvän teho- ja maadoituskytkennän saavuttamiseksi. Vaikka levyn paksuus on 62mil ja kerrosten välinen etäisyys on pieni, päävirtalähteen ja maadoituskerroksen välisen etäisyyden pitäminen pienenä ei ole helppoa. Ensimmäisen ja toisen järjestelmän kustannukset nousevat huomattavasti. Siksi pinoamisessa valitaan yleensä ensimmäinen vaihtoehto. Suunnittelussa noudatetaan 20H-sääntöä ja peilikerrossääntöä.
Neljä- ja kahdeksankerroksiset laminaatit
1. Tämä ei ole hyvä pinoamismenetelmä huonon sähkömagneettisen absorption ja suuren virtalähteen impedanssin vuoksi. Sen rakenne on seuraava:
1. Signaalin 1 komponentin pinta, mikroliuskajohdotuskerros
2. Signaalin 2 sisäinen mikroliuskajohdotuskerros, parempi johdotuskerros (X-suunta)
3. Maaperä
4. Signaalin 3 liuskajohdon reitityskerros, parempi reitityskerros (Y-suunta)
5. Signaali 4 -liuskajohdon reitityskerros
6. Virta
7. Signaalin 5 sisäinen mikroliuskajohdotuskerros
8.Signal 6 mikroliuskajäljityskerros
2. Se on kolmannen pinoamismenetelmän muunnelma. Referenssikerroksen lisäämisen ansiosta sillä on parempi EMI-suorituskyky ja kunkin signaalikerroksen ominaisimpedanssia voidaan hallita hyvin.
1.Signaali 1 -komponentin pinta, mikroliuskajohdotuskerros, hyvä johdotuskerros
2. Maan kerros, hyvä sähkömagneettisten aaltojen absorptiokyky
3. Signaalin 2 liuskajohdon reitityskerros, hyvä reitityskerros
4. Tehokerros, joka muodostaa erinomaisen sähkömagneettisen absorption alla olevan maakerroksen kanssa 5. Maakerros
6.Signal 3 -liuskajohdon reitityskerros, hyvä reitityskerros
7. Tehokerros, jolla on suuri virtalähteen impedanssi
8.Signal 4 mikroliuskajohdotuskerros, hyvä johdotuskerros
3. Paras pinoamismenetelmä, koska sillä on monikerroksisten maavertailutasojen käyttö ja erittäin hyvä geomagneettinen absorptiokyky.
1.Signaali 1 -komponentin pinta, mikroliuskajohdotuskerros, hyvä johdotuskerros
2. Maan kerros, parempi sähkömagneettisten aaltojen absorptiokyky
3. Signaalin 2 liuskajohdon reitityskerros, hyvä reitityskerros
4. Tehokerros, joka muodostaa erinomaisen sähkömagneettisen absorption alla olevan maakerroksen kanssa. 5. Maakerros
6.Signal 3 -liuskajohdon reitityskerros, hyvä reitityskerros
7. Maan kerros, parempi sähkömagneettisten aaltojen absorptiokyky
8.Signal 4 mikroliuskajohdotuskerros, hyvä johdotuskerros
Se, kuinka monta piirilevykerrosta suunnittelussa käytetään ja miten ne pinotaan, riippuu monista tekijöistä, kuten piirilevyllä olevien signaaliverkkojen määrästä, laitetiheydestä, PIN-tiheydestä, signaalitaajuudesta, piirilevyn koosta ja niin edelleen. Näitä tekijöitä on tarkasteltava kokonaisvaltaisesti. Mitä enemmän signaaliverkkoja, sitä suurempi laitetiheys, sitä suurempi PIN-tiheys ja sitä suurempi signaalitaajuus, sitä enemmän monikerroksista piirilevysuunnittelua tulisi käyttää. Hyvän EMI-suorituskyvyn saavuttamiseksi on parasta varmistaa, että jokaisella signaalikerroksella on oma referenssikerros.