Konstrukcja laminowana spełnia głównie dwie zasady:
1. Każda warstwa okablowania musi mieć sąsiadującą warstwę odniesienia (warstwę zasilania lub uziemienia);
2. Przylegająca główna warstwa mocy i warstwa uziemienia powinny być utrzymywane w minimalnej odległości, aby zapewnić większą pojemność sprzęgającą;
Poniżej przedstawiono przykładowe wyjaśnienie stosu od płyty dwuwarstwowej do płyty ośmiowarstwowej:
1. Jednostronna płytka PCB i dwustronny stos płytek PCB
W przypadku płyt dwuwarstwowych, ze względu na małą liczbę warstw, nie ma już problemu laminowania. Sterowanie promieniowaniem EMI jest uwzględniane głównie na podstawie okablowania i układu;
Kompatybilność elektromagnetyczna płyt jednowarstwowych i dwuwarstwowych staje się coraz bardziej widoczna. Główną przyczyną tego zjawiska jest zbyt duża powierzchnia pętli sygnałowej, co nie tylko powoduje wytwarzanie silnego promieniowania elektromagnetycznego, ale także sprawia, że obwód jest wrażliwy na zakłócenia zewnętrzne. Aby poprawić kompatybilność elektromagnetyczną obwodu, najłatwiej jest zmniejszyć obszar pętli sygnału kluczowego.
Kluczowy sygnał: Z punktu widzenia kompatybilności elektromagnetycznej kluczowe sygnały odnoszą się głównie do sygnałów wytwarzających silne promieniowanie i sygnałów wrażliwych na świat zewnętrzny. Sygnały, które mogą generować silne promieniowanie, to na ogół sygnały okresowe, takie jak sygnały niskiego rzędu zegarów lub adresów. Sygnały wrażliwe na zakłócenia to sygnały analogowe o niższych poziomach.
Płytki jedno- i dwuwarstwowe są zwykle stosowane w konstrukcjach analogowych o niskiej częstotliwości poniżej 10 kHz:
1) Ścieżki mocy w tej samej warstwie są poprowadzone promieniowo, a całkowita długość linii jest zminimalizowana;
2) Prowadząc przewody zasilający i uziemiający powinny być blisko siebie; umieść przewód uziemiający obok przewodu sygnałowego klucza, a ten przewód uziemiający powinien znajdować się jak najbliżej przewodu sygnałowego. W ten sposób powstaje mniejszy obszar pętli i zmniejsza się wrażliwość promieniowania trybu różnicowego na zakłócenia zewnętrzne. Kiedy obok przewodu sygnałowego dodamy przewód uziemiający, utworzy się pętla o najmniejszej powierzchni, a prąd sygnałowy z pewnością pochłonie tę pętlę zamiast innych przewodów uziemiających.
3) Jeśli jest to płytka dwuwarstwowa, można położyć przewód uziemiający wzdłuż linii sygnałowej po drugiej stronie płytki, bezpośrednio pod linią sygnałową, przy czym pierwsza linia powinna być jak najszersza. Powstała w ten sposób powierzchnia pętli jest równa grubości płytki drukowanej pomnożonej przez długość linii sygnałowej.
Laminaty dwu i czterowarstwowe
1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
W przypadku powyższych dwóch laminowanych projektów potencjalnym problemem jest tradycyjna grubość płyty 1,6 mm (62 mil). Odstępy między warstwami staną się bardzo duże, co jest nie tylko niekorzystne dla kontrolowania impedancji, sprzężenia międzywarstwowego i ekranowania; w szczególności duże odstępy między płaszczyznami uziemienia zasilania zmniejszają pojemność płytki i nie sprzyjają filtrowaniu szumów.
W przypadku pierwszego schematu stosuje się go zwykle w sytuacji, gdy na planszy znajduje się więcej żetonów. Ten rodzaj schematu może uzyskać lepszą wydajność SI, nie jest zbyt dobry dla wydajności EMI, głównie poprzez okablowanie i inne szczegóły do kontrolowania. Główna uwaga: Warstwę uziemiającą umieszcza się na warstwie łączącej warstwy sygnałowej o najgęstszym sygnale, co korzystnie wpływa na pochłanianie i tłumienie promieniowania; zwiększ obszar planszy, aby odzwierciedlić zasadę 20H.
Jeśli chodzi o drugie rozwiązanie, zwykle stosuje się je, gdy gęstość chipa na płycie jest wystarczająco mała, a wokół chipa jest wystarczająca powierzchnia (ułóż wymaganą warstwę miedzi zasilającej). W tym schemacie zewnętrzna warstwa płytki PCB to warstwa uziemienia, a dwie środkowe warstwy to warstwy sygnału/zasilania. Zasilanie w warstwie sygnałowej jest prowadzone szeroką linią, co może sprawić, że impedancja ścieżki prądu zasilania będzie niska, a impedancja ścieżki mikropaska sygnału jest również niska, a promieniowanie sygnału warstwy wewnętrznej może być również ekranowane przez warstwę zewnętrzną. Z punktu widzenia kontroli EMI jest to najlepsza dostępna na rynku 4-warstwowa struktura PCB.
Główna uwaga: Należy zwiększyć odległość pomiędzy dwiema środkowymi warstwami warstwy miksującej sygnał i moc, a kierunek okablowania powinien być pionowy, aby uniknąć przesłuchów; obszar planszy powinien być odpowiednio kontrolowany, aby odzwierciedlał zasadę 20H; jeśli chcesz kontrolować impedancję okablowania, powyższe rozwiązanie powinno wymagać bardzo ostrożnego poprowadzenia przewodów. Jest ono umieszczone pod miedzianą wyspą w celu zapewnienia zasilania i uziemienia. Ponadto miedź w warstwie zasilania lub uziemienia powinna być jak najbardziej połączona ze sobą, aby zapewnić łączność prądu stałego i niskiej częstotliwości.
Laminat trzy, sześciowarstwowy
W przypadku projektów o większej gęstości chipów i wyższej częstotliwości taktowania należy rozważyć konstrukcję płytki 6-warstwowej i zaleca się metodę układania w stosy:
1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
W przypadku tego rodzaju schematu ten rodzaj laminowanego schematu może zapewnić lepszą integralność sygnału, warstwa sygnału przylega do warstwy uziemienia, warstwa mocy i warstwa uziemienia są sparowane, impedancja każdej warstwy okablowania może być lepiej kontrolowana, a dwa Warstwa może dobrze absorbować linie pola magnetycznego. A kiedy zasilanie i warstwa uziemiająca będą gotowe, może zapewnić lepszą ścieżkę zwrotną dla każdej warstwy sygnału.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
W przypadku tego rodzaju schematu ten rodzaj schematu nadaje się tylko w sytuacji, gdy gęstość urządzenia nie jest zbyt duża, ten rodzaj laminowania ma wszystkie zalety laminowania górnego, a płaszczyzna podłoża górnej i dolnej warstwy jest stosunkowo kompletna, którą można wykorzystać jako lepszą warstwę ekranującą. Należy zwrócić uwagę, aby warstwa mocy znajdowała się blisko warstwy niebędącej powierzchnią głównego elementu składowego, gdyż płaszczyzna warstwy dolnej będzie pełniejsza. Dlatego wydajność EMI jest lepsza niż w pierwszym rozwiązaniu.
Podsumowanie: W przypadku układu sześciowarstwowego należy zminimalizować odległość pomiędzy warstwą mocy a warstwą masy, aby uzyskać dobre sprzężenie mocy i masy. Jednakże, chociaż grubość płytki wynosi 62 mil, a odstępy między warstwami są zmniejszone, nie jest łatwo kontrolować, czy odstęp między głównym zasilaczem a warstwą uziemiającą jest mały. Porównując pierwszy schemat z drugim schematem, koszt drugiego schematu znacznie wzrośnie. Dlatego podczas układania w stosy zwykle wybieramy pierwszą opcję. Projektując należy kierować się zasadą 20H oraz zasadą projektowania warstwy lustrzanej.
Laminaty cztero- i ośmiowarstwowe
1. Nie jest to dobra metoda łączenia ze względu na słabą absorpcję elektromagnetyczną i dużą impedancję zasilania. Jego struktura jest następująca:
1. Powierzchnia komponentu sygnału 1, warstwa okablowania mikropaskowego
2. Wewnętrzna warstwa okablowania mikropaskowego sygnału 2, lepsza warstwa okablowania (kierunek X)
3.Uziemienie
4. Warstwa routingu linii paskowej sygnału 3, lepsza warstwa routingu (kierunek Y)
5. Warstwa routingu linii paskowej sygnału 4
6.Moc
7. Wewnętrzna warstwa okablowania mikropaskowego Signal 5
8. Warstwa śladowa mikropasków sygnałowych 6
2. Jest to wariant trzeciego sposobu układania. Dzięki dodaniu warstwy odniesienia ma lepszą wydajność EMI, a impedancja charakterystyczna każdej warstwy sygnału może być dobrze kontrolowana
1. Powierzchnia komponentu sygnału 1, warstwa okablowania mikropaskowego, dobra warstwa okablowania
2. Warstwa gruntowa, dobra zdolność pochłaniania fal elektromagnetycznych
3. Warstwa routingu linii paskowej sygnału 2, dobra warstwa routingu
4. Warstwa mocy mocy, tworząca doskonałą absorpcję elektromagnetyczną z warstwą uziemiającą poniżej 5. Warstwa uziemiająca
6. Warstwa routingu linii paskowej sygnału 3, dobra warstwa routingu
7. Warstwa mocy z dużą impedancją zasilania
8. Warstwa okablowania mikropaskowego sygnału 4, dobra warstwa okablowania
3. Najlepsza metoda układania, dzięki zastosowaniu wielowarstwowych płaszczyzn odniesienia podłoża, ma bardzo dobrą zdolność absorpcji geomagnetycznej.
1. Powierzchnia komponentu sygnału 1, warstwa okablowania mikropaskowego, dobra warstwa okablowania
2. Warstwa gruntowa, lepsza zdolność pochłaniania fal elektromagnetycznych
3. Warstwa routingu linii paskowej sygnału 2, dobra warstwa routingu
4.Warstwa mocy mocy, tworząca doskonałą absorpcję elektromagnetyczną z warstwą uziemiającą poniżej. 5.Warstwa uziemienia
6. Warstwa routingu linii paskowej sygnału 3, dobra warstwa routingu
7. Warstwa gruntowa, lepsza zdolność pochłaniania fal elektromagnetycznych
8. Warstwa okablowania mikropaskowego sygnału 4, dobra warstwa okablowania
To, ile warstw płytek zostanie użytych w projekcie i jak je ułożyć, zależy od wielu czynników, takich jak liczba sieci sygnałowych na płycie, gęstość urządzeń, gęstość PIN, częstotliwość sygnału, rozmiar płytki i tak dalej. Musimy rozważyć te czynniki w sposób kompleksowy. W przypadku sieci o większej liczbie sygnałów, im większa gęstość urządzenia, tym większa gęstość PIN i wyższa częstotliwość sygnału, należy w miarę możliwości zastosować wielowarstwową konstrukcję płytki. Aby uzyskać dobrą wydajność EMI, najlepiej jest upewnić się, że każda warstwa sygnału ma własną warstwę odniesienia.