लैमिनेटेड डिज़ाइन मुख्यतः दो नियमों का अनुपालन करता है:
1. प्रत्येक वायरिंग परत में एक आसन्न संदर्भ परत (पावर या ग्राउंड परत) होनी चाहिए;
2. बड़ी युग्मन धारिता प्रदान करने के लिए आसन्न मुख्य शक्ति परत और ग्राउंड परत को न्यूनतम दूरी पर रखा जाना चाहिए;
उदाहरण के लिए स्पष्टीकरण हेतु दो-परत बोर्ड से आठ-परत बोर्ड तक के स्टैक की सूची निम्नलिखित है:
1. एकल-पक्षीय पीसीबी बोर्ड और डबल-पक्षीय पीसीबी बोर्ड स्टैक
दो-परत वाले बोर्डों के लिए, परतों की कम संख्या के कारण, अब लेमिनेशन की समस्या नहीं है। ईएमआई विकिरण को नियंत्रित करने के लिए मुख्य रूप से वायरिंग और लेआउट पर विचार किया जाता है;
सिंगल-लेयर बोर्ड और डबल-लेयर बोर्ड की विद्युत चुम्बकीय संगतता अधिक से अधिक प्रमुख होती जा रही है। इस घटना का मुख्य कारण यह है कि सिग्नल लूप क्षेत्र बहुत बड़ा है, जो न केवल मजबूत विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न करता है, बल्कि सर्किट को बाहरी हस्तक्षेप के प्रति संवेदनशील भी बनाता है। सर्किट की विद्युत चुम्बकीय संगतता में सुधार करने का सबसे आसान तरीका कुंजी सिग्नल के लूप क्षेत्र को कम करना है।
कुंजी संकेत: विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता के दृष्टिकोण से, कुंजी संकेत मुख्यतः उन संकेतों को संदर्भित करते हैं जो प्रबल विकिरण उत्पन्न करते हैं और जो बाहरी दुनिया के प्रति संवेदनशील होते हैं। प्रबल विकिरण उत्पन्न करने वाले संकेत आमतौर पर आवधिक संकेत होते हैं, जैसे घड़ियों या पतों के निम्न-क्रम संकेत। हस्तक्षेप के प्रति संवेदनशील संकेत निम्न स्तर वाले एनालॉग संकेत होते हैं।
एकल और दोहरी परत वाले बोर्ड आमतौर पर 10KHz से नीचे की निम्न-आवृत्ति वाले एनालॉग डिज़ाइनों में उपयोग किए जाते हैं:
1) एक ही परत पर पावर ट्रेस को रेडियल रूप से रूट किया जाता है, और लाइनों की कुल लंबाई को न्यूनतम किया जाता है;
2) पावर और ग्राउंड तारों को चलाते समय, उन्हें एक-दूसरे के पास-पास रखें; मुख्य सिग्नल तार के पास एक ग्राउंड तार लगाएँ, और यह ग्राउंड तार सिग्नल तार के जितना हो सके पास होना चाहिए। इस तरह, एक छोटा लूप क्षेत्र बनता है और बाहरी हस्तक्षेप के प्रति डिफरेंशियल मोड रेडिएशन की संवेदनशीलता कम हो जाती है। सिग्नल तार के पास एक ग्राउंड तार लगाने पर, सबसे छोटे क्षेत्र वाला एक लूप बनता है, और सिग्नल करंट निश्चित रूप से अन्य ग्राउंड तारों के बजाय इसी लूप को लेगा।
3) अगर यह एक डबल-लेयर सर्किट बोर्ड है, तो आप सर्किट बोर्ड के दूसरी तरफ, सिग्नल लाइन के ठीक नीचे, सिग्नल लाइन के साथ एक ग्राउंड वायर बिछा सकते हैं, और पहली लाइन यथासंभव चौड़ी होनी चाहिए। इस तरह बनने वाला लूप एरिया सर्किट बोर्ड की मोटाई और सिग्नल लाइन की लंबाई के गुणनफल के बराबर होता है।
दो और चार-परत वाले लैमिनेट
1. एसआईजी-जीएनडी(पीडब्लूआर)-पीडब्लूआर (जीएनडी)-एसआईजी;
2. जीएनडी-एसआईजी(पीडब्लूआर)-एसआईजी(पीडब्लूआर)-जीएनडी;
उपरोक्त दोनों लैमिनेटेड डिज़ाइनों के लिए, संभावित समस्या पारंपरिक 1.6 मिमी (62 मिलीमीटर) बोर्ड मोटाई के कारण है। परतों के बीच की दूरी बहुत ज़्यादा हो जाएगी, जो न केवल प्रतिबाधा, इंटरलेयर कपलिंग और शील्डिंग को नियंत्रित करने के लिए प्रतिकूल है; विशेष रूप से, पावर ग्राउंड प्लेन के बीच की बड़ी दूरी बोर्ड कैपेसिटेंस को कम करती है और शोर को फ़िल्टर करने के लिए अनुकूल नहीं है।
पहली योजना के लिए, यह आमतौर पर उस स्थिति में लागू होती है जहाँ बोर्ड पर अधिक चिप्स होते हैं। इस प्रकार की योजना बेहतर SI प्रदर्शन प्राप्त कर सकती है, लेकिन EMI प्रदर्शन के लिए यह बहुत अच्छी नहीं है, मुख्यतः वायरिंग और अन्य विवरणों के माध्यम से नियंत्रित की जाती है। मुख्य ध्यान: ग्राउंड लेयर को सिग्नल लेयर की कनेक्टिंग लेयर पर सबसे सघन सिग्नल के साथ रखा जाता है, जो विकिरण को अवशोषित करने और दबाने के लिए फायदेमंद है; 20H नियम को प्रतिबिंबित करने के लिए बोर्ड के क्षेत्र को बढ़ाएँ।
दूसरे समाधान के लिए, इसका उपयोग आमतौर पर तब किया जाता है जब बोर्ड पर चिप का घनत्व काफी कम होता है और चिप के चारों ओर पर्याप्त क्षेत्र (आवश्यक पावर कॉपर परत) होता है। इस योजना में, पीसीबी की बाहरी परत ग्राउंड लेयर होती है, और बीच की दो परतें सिग्नल/पावर लेयर होती हैं। सिग्नल लेयर पर पावर सप्लाई को एक चौड़ी लाइन से रूट किया जाता है, जिससे पावर सप्लाई करंट का पथ प्रतिबाधा कम हो सकता है, और सिग्नल माइक्रोस्ट्रिप पथ का प्रतिबाधा भी कम होता है, और आंतरिक परत के सिग्नल विकिरण को बाहरी परत द्वारा परिरक्षित भी किया जा सकता है। ईएमआई नियंत्रण के दृष्टिकोण से, यह उपलब्ध सर्वोत्तम 4-लेयर पीसीबी संरचना है।
मुख्य ध्यान: सिग्नल और पावर मिक्सिंग परतों की बीच की दो परतों के बीच की दूरी बढ़ाई जानी चाहिए, और क्रॉसस्टॉक से बचने के लिए तारों की दिशा लंबवत होनी चाहिए; बोर्ड क्षेत्र को 20H नियम के अनुसार उचित रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए; यदि आप तारों के प्रतिबाधा को नियंत्रित करना चाहते हैं, तो उपरोक्त समाधान में तारों को बहुत सावधानी से रूट किया जाना चाहिए। इसे बिजली आपूर्ति और ग्राउंडिंग के लिए कॉपर आइलैंड के नीचे व्यवस्थित किया जाता है। इसके अलावा, डीसी और कम-आवृत्ति कनेक्टिविटी सुनिश्चित करने के लिए बिजली आपूर्ति या ग्राउंड लेयर पर तांबे को यथासंभव आपस में जोड़ा जाना चाहिए।
तीन, छह-परत लैमिनेट
उच्च चिप घनत्व और उच्च क्लॉक आवृत्ति वाले डिजाइनों के लिए, 6-परत बोर्ड डिजाइन पर विचार किया जाना चाहिए, और स्टैकिंग विधि की सिफारिश की जाती है:
1. एसआईजी-जीएनडी-एसआईजी-पीडब्लूआर-जीएनडी-एसआईजी;
इस प्रकार की योजना के लिए, इस प्रकार की लेमिनेटेड योजना बेहतर सिग्नल अखंडता प्राप्त कर सकती है, सिग्नल परत ग्राउंड परत के निकट होती है, पावर परत और ग्राउंड परत युग्मित होती है, प्रत्येक वायरिंग परत की प्रतिबाधा को बेहतर ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है, और दो परतें चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को अच्छी तरह अवशोषित कर सकती हैं। और जब पावर सप्लाई और ग्राउंड परत पूरी हो जाती हैं, तो यह प्रत्येक सिग्नल परत के लिए एक बेहतर वापसी पथ प्रदान कर सकती है।
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG –GND;
इस प्रकार की योजना के लिए, यह योजना केवल उन स्थितियों के लिए उपयुक्त है जहाँ उपकरण घनत्व बहुत अधिक न हो। इस प्रकार के लेमिनेशन में ऊपरी लेमिनेशन के सभी लाभ होते हैं, और ऊपरी और निचली परतों का ग्राउंड प्लेन अपेक्षाकृत पूर्ण होता है, जिसका उपयोग एक बेहतर परिरक्षण परत के रूप में किया जा सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पावर लेयर उस परत के करीब होनी चाहिए जो मुख्य घटक सतह नहीं है, क्योंकि निचली परत का प्लेन अधिक पूर्ण होगा। इसलिए, ईएमआई प्रदर्शन पहले समाधान से बेहतर है।
सारांश: छह-परत बोर्ड योजना के लिए, अच्छी शक्ति और ग्राउंड युग्मन प्राप्त करने के लिए पावर लेयर और ग्राउंड लेयर के बीच की दूरी कम से कम होनी चाहिए। हालाँकि, बोर्ड की मोटाई 62 मिलीमीटर है और लेयर स्पेसिंग कम है, फिर भी मुख्य पावर सप्लाई और ग्राउंड लेयर के बीच की दूरी को छोटा रखना आसान नहीं है। पहली योजना की तुलना दूसरी योजना से करने पर, दूसरी योजना की लागत बहुत बढ़ जाएगी। इसलिए, स्टैकिंग करते समय हम आमतौर पर पहला विकल्प चुनते हैं। डिज़ाइन करते समय, 20H नियम और मिरर लेयर नियम डिज़ाइन का पालन करें।
चार और आठ-परत वाले लैमिनेट
1. खराब विद्युत चुम्बकीय अवशोषण और उच्च विद्युत आपूर्ति प्रतिबाधा के कारण यह एक अच्छी स्टैकिंग विधि नहीं है। इसकी संरचना इस प्रकार है:
1. सिग्नल 1 घटक सतह, माइक्रोस्ट्रिप वायरिंग परत
2. सिग्नल 2 आंतरिक माइक्रोस्ट्रिप वायरिंग परत, बेहतर वायरिंग परत (एक्स दिशा)
3.ग्राउंड
4. सिग्नल 3 स्ट्रिपलाइन रूटिंग लेयर, बेहतर रूटिंग लेयर (Y दिशा)
5. सिग्नल 4 स्ट्रिपलाइन रूटिंग परत
6.शक्ति
7. सिग्नल 5 आंतरिक माइक्रोस्ट्रिप वायरिंग परत
8.सिग्नल 6 माइक्रोस्ट्रिप ट्रेस परत
2. यह तीसरी स्टैकिंग विधि का एक प्रकार है। संदर्भ परत के जुड़ने से इसका EMI प्रदर्शन बेहतर होता है और प्रत्येक सिग्नल परत की अभिलक्षणिक प्रतिबाधा को अच्छी तरह नियंत्रित किया जा सकता है।
1. सिग्नल 1 घटक सतह, माइक्रोस्ट्रिप वायरिंग परत, अच्छी वायरिंग परत
2. भू-स्तर, अच्छी विद्युत चुम्बकीय तरंग अवशोषण क्षमता
3. सिग्नल 2 स्ट्रिपलाइन रूटिंग परत, अच्छी रूटिंग परत
4. पावर पावर परत, नीचे की ग्राउंड परत के साथ उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय अवशोषण बनाती है 5. ग्राउंड परत
6. सिग्नल 3 स्ट्रिपलाइन रूटिंग परत, अच्छी रूटिंग परत
7. पावर स्ट्रेटम, बड़ी बिजली आपूर्ति प्रतिबाधा के साथ
8. सिग्नल 4 माइक्रोस्ट्रिप वायरिंग परत, अच्छी वायरिंग परत
3. सबसे अच्छी स्टैकिंग विधि, बहु-परत जमीन संदर्भ विमानों के उपयोग के कारण, इसमें बहुत अच्छी भू-चुंबकीय अवशोषण क्षमता है।
1. सिग्नल 1 घटक सतह, माइक्रोस्ट्रिप वायरिंग परत, अच्छी वायरिंग परत
2. भू-स्तर, बेहतर विद्युत चुम्बकीय तरंग अवशोषण क्षमता
3. सिग्नल 2 स्ट्रिपलाइन रूटिंग परत, अच्छी रूटिंग परत
4. पावर पावर परत, नीचे जमीन परत के साथ उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय अवशोषण का निर्माण 5. ग्राउंड ग्राउंड परत
6. सिग्नल 3 स्ट्रिपलाइन रूटिंग परत, अच्छी रूटिंग परत
7. भू-स्तर, बेहतर विद्युत चुम्बकीय तरंग अवशोषण क्षमता
8. सिग्नल 4 माइक्रोस्ट्रिप वायरिंग परत, अच्छी वायरिंग परत
डिज़ाइन में बोर्डों की कितनी परतों का उपयोग किया जाए और उन्हें कैसे स्टैक किया जाए, यह कई कारकों पर निर्भर करता है, जैसे बोर्ड पर सिग्नल नेटवर्क की संख्या, डिवाइस घनत्व, पिन घनत्व, सिग्नल आवृत्ति, बोर्ड का आकार आदि। हमें इन कारकों पर व्यापक रूप से विचार करना चाहिए। अधिक सिग्नल नेटवर्क, उच्च डिवाइस घनत्व, उच्च पिन घनत्व और उच्च सिग्नल आवृत्ति के लिए, यथासंभव बहुपरत बोर्ड डिज़ाइन को अपनाया जाना चाहिए। अच्छा ईएमआई प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, यह सुनिश्चित करना सबसे अच्छा है कि प्रत्येक सिग्नल परत की अपनी संदर्भ परत हो।