Laminirani dizajn uglavnom se pridržava dva pravila:
1. Svaki sloj ožičenja mora imati susjedni referentni sloj (sloj napajanja ili uzemljenja);
2. Susjedni glavni sloj napajanja i sloj uzemljenja trebaju biti na minimalnoj udaljenosti kako bi se osigurala veća kapacitivnost spojke;
U nastavku je naveden primjer objašnjenja prelaska s dvoslojne na osmoslojnu ploču:
1. Jednostrana PCB ploča i dvostrani sloj PCB ploča
Kod dvoslojnih ploča, zbog malog broja slojeva, više nema problema s laminacijom. Kontrola EMI zračenja uglavnom se uzima u obzir iz ožičenja i rasporeda;
Elektromagnetska kompatibilnost jednoslojnih i dvoslojnih ploča postala je sve istaknutija. Glavni razlog za ovu pojavu je prevelika površina signalne petlje, što ne samo da proizvodi jako elektromagnetsko zračenje, već i čini krug osjetljivim na vanjske smetnje. Za poboljšanje elektromagnetske kompatibilnosti kruga, najlakši način je smanjiti površinu petlje ključnog signala.
Ključni signal: S gledišta elektromagnetske kompatibilnosti, ključni signali se uglavnom odnose na signale koji proizvode jako zračenje i signale koji su osjetljivi na vanjski svijet. Signali koji mogu generirati jako zračenje općenito su periodični signali, poput signala nižeg reda takta ili adresa. Signali koji su osjetljivi na smetnje su analogni signali s nižim razinama.
Jednoslojne i dvoslojne ploče obično se koriste u niskofrekventnim analognim izvedbama ispod 10 kHz:
1) Energetski tragovi na istom sloju usmjereni su radijalno, a ukupna duljina vodova je minimizirana;
2) Prilikom postavljanja žica za napajanje i uzemljenje, one bi trebale biti blizu jedna drugoj; postavite žicu za uzemljenje pored žice ključnog signala, a ta žica za uzemljenje treba biti što bliže signalnoj žici. Na taj način se formira manja površina petlje i smanjuje osjetljivost diferencijalnog zračenja na vanjske smetnje. Kada se žica za uzemljenje doda pored signalne žice, formira se petlja s najmanjom površinom, a struja signala će definitivno zauzeti ovu petlju umjesto drugih žica za uzemljenje.
3) Ako se radi o dvoslojnoj tiskanoj pločici, možete položiti žicu za uzemljenje duž signalne linije s druge strane tiskane pločice, neposredno ispod signalne linije, a prva linija treba biti što šira. Površina petlje formirana na ovaj način jednaka je debljini tiskane pločice pomnoženoj s duljinom signalne linije.
Dvoslojni i četveroslojni laminati
1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG;
2. UZEMLJENJE－SIG(NAPAJANJE)－SIG(NAPAJANJE)－UZEMLJENJE;
Za dva gore navedena laminirana dizajna, potencijalni problem je tradicionalna debljina ploče od 1,6 mm (62 mil). Razmak između slojeva postat će vrlo velik, što nije samo nepovoljno za kontrolu impedancije, međuslojno spajanje i zaštitu; posebno, veliki razmak između uzemljenih ravnina napajanja smanjuje kapacitet ploče i ne pogoduje filtriranju šuma.
Prva shema se obično primjenjuje u situacijama kada na ploči postoji više čipova. Ova vrsta sheme može postići bolje SI performanse, ali nije baš dobra za EMI performanse, uglavnom zbog ožičenja i drugih detalja koje treba kontrolirati. Glavna pozornost: Sloj uzemljenja postavlja se na spojni sloj signalnog sloja s najgušćim signalom, što je korisno za apsorpciju i suzbijanje zračenja; povećajte površinu ploče kako biste odražavali pravilo 20H.
Što se tiče drugog rješenja, ono se obično koristi kada je gustoća čipova na ploči dovoljno niska i postoji dovoljno prostora oko čipa (postavljanje potrebnog sloja bakra za napajanje). U ovoj shemi, vanjski sloj PCB-a je sloj uzemljenja, a srednja dva sloja su slojevi signala/napajanja. Napajanje na signalnom sloju usmjereno je širokom linijom, što može smanjiti impedanciju puta struje napajanja, a impedancija puta signalne mikrostripne trake je također niska, a zračenje signala unutarnjeg sloja također može biti zaštićeno vanjskim slojem. Iz perspektive EMI kontrole, ovo je najbolja dostupna struktura PCB-a s 4 sloja.
Glavna pozornost: Razmak između srednja dva sloja signala i slojeva za miješanje snage treba povećati, a smjer ožičenja treba biti okomit kako bi se izbjeglo preslušavanje; područje ploče treba biti odgovarajuće kontrolirano kako bi odražavalo pravilo 20H; ako želite kontrolirati impedanciju ožičenja, gore navedeno rješenje treba biti vrlo pažljivo pri usmjeravanju žica. Ono je postavljeno ispod bakrenog otoka za napajanje i uzemljenje. Osim toga, bakar na sloju napajanja ili uzemljenja treba biti što je moguće više međusobno povezan kako bi se osigurala istosmjerna i niskofrekventna povezivost.
Troslojni, šesteroslojni laminat
Za dizajne s većom gustoćom čipova i višom taktnom frekvencijom, treba razmotriti dizajn ploče sa 6 slojeva, a preporučuje se metoda slaganja:
1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG;
Za ovu vrstu sheme, ova vrsta laminirane sheme može postići bolji integritet signala, sloj signala je uz sloj uzemljenja, sloj napajanja i sloj uzemljenja su upareni, impedancija svakog sloja ožičenja može se bolje kontrolirati, a oba sloja mogu dobro apsorbirati linije magnetskog polja. A kada su napajanje i sloj uzemljenja dovršeni, može se osigurati bolji povratni put za svaki sloj signala.
2. GND－SIG－GND－PWR－SIG－GND;
Za ovu vrstu sheme, ova vrsta sheme je prikladna samo za situaciju kada gustoća uređaja nije jako visoka. Ova vrsta laminacije ima sve prednosti gornje laminacije, a uzemljena ravnina gornjeg i donjeg sloja je relativno potpuna, što se može koristiti kao bolji zaštitni sloj. Treba napomenuti da energetski sloj treba biti blizu sloja koji nije glavna površina komponente, jer će ravnina donjeg sloja biti potpunija. Stoga su EMI performanse bolje od prvog rješenja.
Sažetak: Kod šesteroslojne sheme ploče, udaljenost između sloja napajanja i sloja uzemljenja treba smanjiti na najmanju moguću mjeru kako bi se postigla dobra veza napajanja i uzemljenja. Međutim, iako je debljina ploče 62 mil i razmak između slojeva smanjen, nije lako kontrolirati razmak između glavnog napajanja i sloja uzemljenja da bude mali. Uspoređujući prvu shemu s drugom shemom, trošak druge sheme će se znatno povećati. Stoga obično biramo prvu opciju prilikom slaganja. Prilikom dizajniranja slijedite pravilo 20H i pravilo zrcalnog sloja.
Četveroslojni i osmoslojni laminati
1. Ovo nije dobra metoda slaganja zbog slabe elektromagnetske apsorpcije i velike impedancije napajanja. Njegova struktura je sljedeća:
1. Signal 1 komponentna površina, sloj mikrotrakastog ožičenja
2. Signal 2 unutarnji sloj mikrostripnog ožičenja, bolji sloj ožičenja (smjer X)
3. Prizemlje
4. Signal 3 stripline sloj usmjeravanja, bolji sloj usmjeravanja (Y smjer)
5. Sloj usmjeravanja signalne trakaste linije 4
6. Snaga
7. Signal 5 unutarnji sloj mikrotrakastog ožičenja
8. Signalni sloj tragova od 6 mikrotraka
2. To je varijanta treće metode slaganja. Zbog dodatka referentnog sloja, ima bolje EMI performanse, a karakteristična impedancija svakog signalnog sloja može se dobro kontrolirati.
1. Signal 1 komponentna površina, sloj mikrotrakastog ožičenja, sloj dobrog ožičenja
2. Sloj tla, dobra sposobnost apsorpcije elektromagnetskih valova
3. Sloj usmjeravanja trakaste linije signala 2, dobar sloj usmjeravanja
4. Sloj snage, koji stvara izvrsnu elektromagnetsku apsorpciju sa slojem tla ispod 5. Sloj tla
6. Signal 3 stripline usmjeravanje sloj, dobar sloj usmjeravanja
7. Sloj napajanja, s velikom impedancijom napajanja
8. Signal 4 mikrotrakasti sloj ožičenja, dobar sloj ožičenja
3. Najbolja metoda slaganja, zbog korištenja višeslojnih referentnih ravnina tla, ima vrlo dobar geomagnetski kapacitet apsorpcije.
1. Signal 1 komponentna površina, sloj mikrotrakastog ožičenja, sloj dobrog ožičenja
2. Sloj tla, bolja sposobnost apsorpcije elektromagnetskih valova
3. Sloj usmjeravanja trakaste linije signala 2, dobar sloj usmjeravanja
4. Sloj snage, koji stvara izvrsnu elektromagnetsku apsorpciju sa slojem tla ispod 5. Sloj tla uzemljenja
6. Signal 3 stripline usmjeravanje sloj, dobar sloj usmjeravanja
7. Sloj tla, bolja sposobnost apsorpcije elektromagnetskih valova
8. Signal 4 mikrotrakasti sloj ožičenja, dobar sloj ožičenja
Kako odabrati koliko će se slojeva ploča koristiti u dizajnu i kako ih slagati ovisi o mnogim čimbenicima kao što su broj signalnih mreža na ploči, gustoća uređaja, gustoća PIN-ova, frekvencija signala, veličina ploče i tako dalje. Ove čimbenike moramo uzeti u obzir na sveobuhvatan način. Za više signalnih mreža, što je veća gustoća uređaja, veća je gustoća PIN-ova i veća frekvencija signala, višeslojni dizajn ploče treba usvojiti što je više moguće. Za postizanje dobrih EMI performansi, najbolje je osigurati da svaki signalni sloj ima svoj vlastiti referentni sloj.