O design laminado obedece principalmente a duas regras:
1. Cada camada de fiação deve ter uma camada de referência adjacente (camada de alimentação ou aterramento);
2. A camada de alimentação principal adjacente e a camada de aterramento devem ser mantidas a uma distância mínima para fornecer maior capacitância de acoplamento;
A seguir está listada a pilha de placas de duas camadas para placas de oito camadas, para fins de exemplo de explicação:
1. Pilha de placas PCB de um lado e placas PCB de dois lados
Para placas de duas camadas, devido ao pequeno número de camadas, não há mais o problema de laminação. O controle da radiação EMI é considerado principalmente a partir da fiação e do layout;
A compatibilidade eletromagnética de placas de camada única e dupla tem se tornado cada vez mais proeminente. A principal razão para esse fenômeno é que a área do loop do sinal é muito grande, o que não só produz forte radiação eletromagnética, mas também torna o circuito sensível a interferências externas. Para melhorar a compatibilidade eletromagnética do circuito, a maneira mais fácil é reduzir a área do loop do sinal principal.
Sinal chave: Do ponto de vista da compatibilidade eletromagnética, sinais chave referem-se principalmente a sinais que produzem radiação forte e sinais sensíveis ao mundo exterior. Os sinais que podem gerar radiação forte são geralmente sinais periódicos, como sinais de baixa ordem de relógios ou endereços. Sinais sensíveis à interferência são sinais analógicos com níveis mais baixos.
Placas de camada única e dupla são geralmente usadas em projetos analógicos de baixa frequência abaixo de 10 KHz:
1) Os traços de energia na mesma camada são roteados radialmente, e o comprimento total das linhas é minimizado;
2) Ao conectar os fios de alimentação e terra, eles devem estar próximos um do outro; coloque um fio terra ao lado do fio de sinal principal, e este fio terra deve estar o mais próximo possível do fio de sinal. Dessa forma, uma área de loop menor é formada e a sensibilidade da radiação de modo diferencial à interferência externa é reduzida. Quando um fio terra é adicionado próximo ao fio de sinal, um loop com a menor área é formado, e a corrente do sinal definitivamente passará por este loop em vez de outros fios terra.
3) Se for uma placa de circuito de camada dupla, você pode instalar um fio terra ao longo da linha de sinal do outro lado da placa de circuito, imediatamente abaixo da linha de sinal, e a primeira linha deve ser a mais larga possível. A área do loop formada dessa forma é igual à espessura da placa de circuito multiplicada pelo comprimento da linha de sinal.
Laminados de duas e quatro camadas
1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG;
2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;
Para os dois projetos laminados acima, o problema potencial reside na espessura tradicional da placa de 1,6 mm (62 mil). O espaçamento entre camadas se tornará muito grande, o que não só é desfavorável para o controle da impedância, acoplamento entre camadas e blindagem; em particular, o grande espaçamento entre os planos de aterramento de potência reduz a capacitância da placa e não é propício à filtragem de ruído.
O primeiro esquema é geralmente aplicado a situações em que há mais chips na placa. Este tipo de esquema pode obter melhor desempenho de SI, mas não é muito bom para o desempenho de EMI, principalmente devido à fiação e outros detalhes de controle. Atenção principal: a camada de aterramento é colocada na camada de conexão da camada de sinal com o sinal mais denso, o que é benéfico para absorver e suprimir a radiação; aumente a área da placa para refletir a regra 20H.
Quanto à segunda solução, ela geralmente é usada quando a densidade de chips na placa é baixa o suficiente e há área suficiente ao redor do chip (coloque a camada de cobre necessária para a alimentação). Neste esquema, a camada externa da placa de circuito impresso é a camada de aterramento e as duas camadas intermediárias são as camadas de sinal/potência. A alimentação na camada de sinal é roteada com uma linha larga, o que pode tornar a impedância do caminho da corrente de alimentação baixa, e a impedância do caminho da microfita do sinal também é baixa, e a radiação do sinal da camada interna também pode ser protegida pela camada externa. Do ponto de vista do controle de EMI, esta é a melhor estrutura de placa de circuito impresso de 4 camadas disponível.
Atenção principal: A distância entre as duas camadas intermediárias de sinal e mistura de potência deve ser ampliada, e a direção da fiação deve ser vertical para evitar diafonia; a área da placa deve ser controlada adequadamente para refletir a regra 20H; se desejar controlar a impedância da fiação, a solução acima deve ser muito cuidadosa ao rotear os fios. Ela é disposta sob a ilha de cobre para alimentação e aterramento. Além disso, o cobre na fonte de alimentação ou camada de aterramento deve ser interconectado o máximo possível para garantir a conectividade CC e de baixa frequência.
Laminado de três e seis camadas
Para projetos com maior densidade de chips e maior frequência de clock, um projeto de placa de 6 camadas deve ser considerado, e o método de empilhamento é recomendado:
1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG;
Para este tipo de esquema, este tipo de esquema laminado pode obter melhor integridade de sinal, a camada de sinal é adjacente à camada de terra, a camada de energia e a camada de terra são pareadas, a impedância de cada camada de fiação pode ser melhor controlada e os dois estratos podem absorver bem as linhas de campo magnético. E quando a fonte de alimentação e a camada de terra estão completas, pode-se fornecer um melhor caminho de retorno para cada camada de sinal.
2. GND－SIG－GND－PWR－SIG－GND;
Para este tipo de esquema, este tipo de esquema é adequado apenas para situações em que a densidade do dispositivo não é muito alta. Este tipo de laminação possui todas as vantagens da laminação superior e o plano de aterramento das camadas superior e inferior é relativamente completo, o que pode ser usado como uma melhor camada de blindagem. Deve-se notar que a camada de energia deve estar próxima da camada que não é a superfície do componente principal, pois o plano da camada inferior será mais completo. Portanto, o desempenho de EMI é melhor do que a primeira solução.
Resumo: Para o esquema de placa de seis camadas, a distância entre a camada de alimentação e a camada de aterramento deve ser minimizada para obter um bom acoplamento de alimentação e aterramento. No entanto, embora a espessura da placa seja de 62 mil e o espaçamento entre camadas seja reduzido, não é fácil controlar o espaçamento entre a fonte de alimentação principal e a camada de aterramento para que seja pequeno. Comparando o primeiro esquema com o segundo, o custo do segundo esquema aumentará significativamente. Portanto, geralmente escolhemos a primeira opção ao empilhar. Ao projetar, siga a regra dos 20H e a regra da camada espelhada.
Laminados de quatro e oito camadas
1. Este não é um bom método de empilhamento devido à baixa absorção eletromagnética e à alta impedância da fonte de alimentação. Sua estrutura é a seguinte:
1. Superfície do componente de sinal 1, camada de fiação microstrip
2. Camada de fiação microstrip interna de sinal 2, melhor camada de fiação (direção X)
3.Terra
4. Camada de roteamento de stripline de sinal 3, melhor camada de roteamento (direção Y)
5. Camada de roteamento de stripline de sinal 4
6. Poder
7. Camada de fiação microstrip interna do sinal 5
8. Camada de traço de microfita de sinal 6
2. É uma variante do terceiro método de empilhamento. Devido à adição da camada de referência, apresenta melhor desempenho EMI e a impedância característica de cada camada de sinal pode ser bem controlada.
1. Superfície do componente de sinal 1, camada de fiação microstrip, boa camada de fiação
2. Estrato de solo, boa capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
3. Camada de roteamento de stripline de sinal 2, boa camada de roteamento
4. Camada de energia, formando excelente absorção eletromagnética com a camada de solo abaixo 5. Camada de solo
6. Camada de roteamento de stripline de sinal 3, boa camada de roteamento
7. Estrato de potência, com grande impedância de alimentação
8. Camada de fiação microstrip de sinal 4, boa camada de fiação
3. O melhor método de empilhamento, devido ao uso de planos de referência de solo multicamadas, possui excelente capacidade de absorção geomagnética.
1. Superfície do componente de sinal 1, camada de fiação microstrip, boa camada de fiação
2. Estrato de solo, melhor capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
3. Camada de roteamento de stripline de sinal 2, boa camada de roteamento
4. Camada de energia de energia, formando excelente absorção eletromagnética com a camada de solo abaixo 5. Camada de solo de solo
6. Camada de roteamento de stripline de sinal 3, boa camada de roteamento
7. Estrato de solo, melhor capacidade de absorção de ondas eletromagnéticas
8. Camada de fiação microstrip de sinal 4, boa camada de fiação
A escolha de quantas camadas de placas serão usadas no projeto e como empilhá-las depende de muitos fatores, como o número de redes de sinal na placa, a densidade do dispositivo, a densidade do PIN, a frequência do sinal, o tamanho da placa, etc. Esses fatores devem ser considerados de forma abrangente. Quanto maior o número de redes de sinal, maior a densidade do dispositivo, maior a densidade do PIN e maior a frequência do sinal, o projeto de placas multicamadas deve ser adotado o máximo possível. Para obter um bom desempenho de EMI, é melhor garantir que cada camada de sinal tenha sua própria camada de referência.