Laminovaný dizajn spĺňa hlavne dve pravidlá:
1. Každá vrstva zapojenia musí mať susediacu referenčnú vrstvu (napájaciu alebo uzemňovaciu vrstvu);
2. Susedná hlavná výkonová vrstva a uzemňovacia vrstva by mali byť udržiavané v minimálnej vzdialenosti, aby sa zabezpečila väčšia väzbová kapacita;
Nasledujúci príklad vysvetľuje prechod od dvojvrstvovej dosky k osemvrstvovej doske:
1. Jednostranná doska plošných spojov a obojstranný stoh dosiek plošných spojov
Pri dvojvrstvových doskách už vďaka malému počtu vrstiev neexistuje problém s lamináciou. Kontrola elektromagnetického žiarenia sa zohľadňuje najmä z hľadiska zapojenia a rozloženia;
Elektromagnetická kompatibilita jednovrstvových a dvojvrstvových dosiek sa stáva čoraz výraznejšou. Hlavným dôvodom tohto javu je príliš veľká plocha slučky signálu, čo nielenže vytvára silné elektromagnetické žiarenie, ale tiež robí obvod citlivým na vonkajšie rušenie. Na zlepšenie elektromagnetickej kompatibility obvodu je najjednoduchším spôsobom zmenšenie plochy slučky kľúčového signálu.
Kľúčový signál: Z hľadiska elektromagnetickej kompatibility sa kľúčové signály vzťahujú najmä na signály, ktoré produkujú silné žiarenie, a na signály, ktoré sú citlivé na vonkajší svet. Signály, ktoré môžu generovať silné žiarenie, sú vo všeobecnosti periodické signály, ako napríklad signály nižších rádov hodín alebo adries. Signály, ktoré sú citlivé na rušenie, sú analógové signály s nižšími úrovňami.
Jednovrstvové a dvojvrstvové dosky sa zvyčajne používajú v nízkofrekvenčných analógových prevedeniach pod 10 kHz:
1) Napájacie stopy na tej istej vrstve sú vedené radiálne a celková dĺžka vedení je minimalizovaná;
2) Pri kladení napájacích a uzemňovacích vodičov by mali byť blízko seba; umiestnite uzemňovací vodič vedľa kľúčového signálneho vodiča a tento uzemňovací vodič by mal byť čo najbližšie k signálnemu vodiču. Týmto spôsobom sa vytvorí menšia plocha slučky a zníži sa citlivosť diferenciálneho vyžarovania na vonkajšie rušenie. Keď sa vedľa signálneho vodiča pridá uzemňovací vodič, vytvorí sa slučka s najmenšou plochou a signálny prúd bude určite pretekať touto slučkou namiesto iných uzemňovacích vodičov.
3) Ak ide o dvojvrstvovú dosku plošných spojov, môžete pozdĺž signálneho vedenia na druhej strane dosky plošných spojov, bezprostredne pod signálnym vedením, položiť uzemňovací vodič, pričom prvé vedenie by malo byť čo najširšie. Plocha slučky vytvorená týmto spôsobom sa rovná hrúbke dosky plošných spojov vynásobenej dĺžkou signálneho vedenia.
Dvojvrstvové a štvorvrstvové lamináty
1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG;
2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;
V prípade dvoch vyššie uvedených laminovaných konštrukcií je potenciálnym problémom tradičná hrúbka dosky 1,6 mm (62 mil). Rozstup medzi vrstvami sa stane veľmi veľkým, čo je nielen nepriaznivé pre riadenie impedancie, prepojenie medzi vrstvami a tienenie, ale najmä veľký rozstup medzi uzemňovacími rovinami znižuje kapacitu dosky a neprispieva k filtrovaniu šumu.
Prvá schéma sa zvyčajne používa v situáciách, keď je na doske viac čipov. Tento typ schémy môže dosiahnuť lepší výkon SI, ale nie je veľmi dobrý pre výkon EMI, najmä kvôli zapojení a iným detailom, ktoré je potrebné riadiť. Hlavná pozornosť: Uzemňovacia vrstva je umiestnená na spojovacej vrstve signálovej vrstvy s najhustejším signálom, čo je výhodné pre absorpciu a potlačenie žiarenia; zväčšte plochu dosky, aby sa dodržalo pravidlo 20H.
Čo sa týka druhého riešenia, zvyčajne sa používa, keď je hustota čipov na doske dostatočne nízka a okolo čipu je dostatok plochy (umiestnenie požadovanej napájacej medenej vrstvy). V tejto schéme je vonkajšia vrstva dosky plošných spojov uzemňovacia vrstva a stredné dve vrstvy sú signálové/napájacie vrstvy. Napájanie na signálovej vrstve je vedené širokým vedením, čo môže znížiť impedanciu dráhy napájacieho prúdu a impedanciu dráhy signálového mikropásku. Vyžarovanie signálu vnútornej vrstvy môže byť tiež tienené vonkajšou vrstvou. Z hľadiska kontroly EMI je to najlepšia dostupná 4-vrstvová štruktúra dosky plošných spojov.
Hlavná pozornosť: Vzdialenosť medzi strednými dvoma vrstvami signálovej a výkonovej zmiešavacej vrstvy by sa mala zväčšiť a smer zapojenia by mal byť vertikálny, aby sa predišlo presluchom; plocha dosky by mala byť vhodne riadená tak, aby zodpovedala pravidlu 20H; ak chcete riadiť impedanciu zapojenia, pri vyššie uvedenom riešení by sa malo dbať na to, aby boli vodiče umiestnené pod medeným ostrovčekom pre napájanie a uzemnenie. Okrem toho by medené vodiče na napájacej alebo uzemňovacej vrstve mali byť čo najviac prepojené, aby sa zabezpečila jednosmerná a nízkofrekvenčná konektivita.
Troj- a šesťvrstvový laminát
Pre návrhy s vyššou hustotou čipov a vyššou taktovacou frekvenciou by sa mal zvážiť 6-vrstvový návrh dosky a odporúča sa metóda stohovania:
1. SIG – GND – SIG – PWR – GND – SIG;
Pri tomto type schémy môže byť dosiahnutá lepšia integrita signálu, signálna vrstva susedí s uzemňovacou vrstvou, napájacia vrstva a uzemňovacia vrstva sú spárované, impedancia každej vodičovej vrstvy sa dá lepšie regulovať a obe vrstvy dokážu dobre absorbovať čiary magnetického poľa. A keď sú napájacia a uzemňovacia vrstva kompletné, môže to zabezpečiť lepšiu spätnú cestu pre každú signálnu vrstvu.
2. GND –SIG –GND –PWR –SIG –GND;
Pre tento typ schémy je tento typ schémy vhodný iba v situácii, keď hustota zariadení nie je veľmi vysoká. Tento typ laminácie má všetky výhody hornej laminácie a uzemňovacia rovina hornej a spodnej vrstvy je relatívne úplná, čo sa dá použiť ako lepšia tieniaca vrstva. Treba poznamenať, že výkonová vrstva by mala byť blízko vrstvy, ktorá nie je povrchom hlavnej súčiastky, pretože rovina spodnej vrstvy bude úplnejšia. Preto je výkon EMI lepší ako prvé riešenie.
Zhrnutie: Pri šesťvrstvovej schéme dosky by sa mala minimalizovať vzdialenosť medzi napájacou vrstvou a uzemňovacou vrstvou, aby sa dosiahlo dobré prepojenie napájania a uzemnenia. Hoci je hrúbka dosky 62 mil a rozstup medzi vrstvami je zmenšený, nie je jednoduché kontrolovať malý rozstup medzi hlavným napájacím zdrojom a uzemňovacou vrstvou. V porovnaní s prvou schémou a druhou sa náklady na druhú schému výrazne zvýšia. Preto pri skladaní zvyčajne volíme prvú možnosť. Pri návrhu sa riaďte pravidlom 20H a pravidlom zrkadlovej vrstvy.
Štvor- a osemvrstvové lamináty
1. Toto nie je vhodná metóda stohovania kvôli slabej elektromagnetickej absorpcii a veľkej impedancii napájacieho zdroja. Jeho štruktúra je nasledovná:
1. Signál 1-zložkový povrch, vrstva mikropáskového vodiča
2. Signal 2 interná vrstva mikropáskového zapojenia, lepšia vrstva zapojenia (smer X)
3. Zem
4. Signál 3 pásková linka smerovacej vrstvy, lepšia smerovacia vrstva (smer Y)
5. Signálna 4-pásková smerovacia vrstva
6. Výkon
7. Vnútorná vrstva mikropáskového vedenia Signal 5
8. Signálna 6-mikropásková stopová vrstva
2. Ide o variant tretej metódy stohovania. Vďaka pridaniu referenčnej vrstvy má lepší EMI výkon a charakteristickú impedanciu každej signálnej vrstvy možno dobre regulovať.
1. Signál 1-zložkový povrch, vrstva mikropáskového zapojenia, vrstva dobrého zapojenia
2. Vrstva zeme, dobrá schopnosť absorpcie elektromagnetických vĺn
3. Signál 2 pásková linka smerovacej vrstvy, dobrá smerovacia vrstva
4. Vrstva výkonového výkonu, ktorá vytvára vynikajúcu elektromagnetickú absorpciu s pod vrstvou zeme 5. Vrstva zeme
6. Signálna 3-vrstvová smerovacia vrstva páskového vedenia, dobrá smerovacia vrstva
7. Výkonová vrstva s veľkou impedanciou napájacieho zdroja
8. Signálna 4-pásková vrstva zapojenia, dobrá vrstva zapojenia
3. Najlepšia metóda stohovania vďaka použitiu viacvrstvových pozemných referenčných rovín má veľmi dobrú geomagnetickú absorpčnú kapacitu.
1. Signál 1-zložkový povrch, vrstva mikropáskového zapojenia, vrstva dobrého zapojenia
2. Vrstva zeme, lepšia schopnosť absorpcie elektromagnetických vĺn
3. Signál 2 pásková linka smerovacej vrstvy, dobrá smerovacia vrstva
4. Vrstva výkonového zdroja, ktorá vytvára vynikajúcu elektromagnetickú absorpciu s pod vrstvou zeme 5. Vrstva zeme
6. Signálna 3-vrstvová smerovacia vrstva páskového vedenia, dobrá smerovacia vrstva
7. Vrstva zeme, lepšia schopnosť absorpcie elektromagnetických vĺn
8. Signálna 4-pásková vrstva zapojenia, dobrá vrstva zapojenia
Výber počtu vrstiev dosiek a spôsob ich ukladania závisí od mnohých faktorov, ako je počet signálových sietí na doske, hustota zariadení, hustota PINov, frekvencia signálu, veľkosť dosky atď. Tieto faktory musíme zvážiť komplexne. Pri viacerých signálových sieťach platí, že čím vyššia je hustota zariadení, tým vyššia je hustota PINov a čím vyššia je frekvencia signálu, tým viacvrstvová konštrukcia dosky by sa mala čo najviac používať. Pre dosiahnutie dobrých EMI vlastností je najlepšie zabezpečiť, aby každá signálová vrstva mala svoju vlastnú referenčnú vrstvu.