Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwie główne zasady dotyczące projektowania laminowanego:
1. Każda warstwa routingu musi mieć sąsiadującą warstwę odniesienia (zasilanie lub formacja);
2. Przylegająca główna warstwa mocy i masa powinny być utrzymywane w minimalnej odległości, aby zapewnić dużą pojemność sprzęgającą;
Poniżej znajduje się przykład stosu od dwóch do ośmiu warstw:
A. jednostronna płytka PCB i dwustronna laminowana płytka PCB
W przypadku dwóch warstw, ponieważ liczba warstw jest niewielka, nie ma problemu z laminowaniem.Kontrolę promieniowania EMI rozważa się 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.Najprostszym sposobem poprawy kompatybilności elektromagnetycznej linii jest zmniejszenie obszaru pętli sygnału krytycznego.
Sygnał krytyczny: Z punktu widzenia kompatybilności elektromagnetycznej sygnał krytyczny odnosi się głównie do sygnału wytwarzającego silne promieniowanie i wrażliwego na świat zewnętrzny.Sygnałami, które mogą wytwarzać silne promieniowanie, są zwykle sygnały okresowe, takie jak niskie sygnały zegarów lub adresów.Sygnały wrażliwe na zakłócenia to sygnały o niskim poziomie sygnałów analogowych.
Płyty jedno- i dwuwarstwowe są zwykle używane w projektach symulacyjnych o niskiej częstotliwości poniżej 10 kHz:
1) Poprowadzić kable zasilające w tej samej warstwie promieniowo i zminimalizować sumę długości linii;
2) Podczas chodzenia po przewodzie zasilającym i uziemiającym, blisko siebie;Połóż przewód uziemiający w pobliżu przewodu sygnałowego klucza, jak najbliżej.W ten sposób powstaje mniejszy obszar pętli i zmniejsza się wrażliwość promieniowania w trybie różnicowym na zakłócenia zewnętrzne.Po dodaniu przewodu uziemiającego obok przewodu sygnałowego powstaje obwód o najmniejszej powierzchni i prąd sygnałowy musi być poprowadzony przez ten obwód, a nie przez drugą ścieżkę uziemiającą.
3) Jeśli jest to płytka dwuwarstwowa, może znajdować się po drugiej stronie płytki drukowanej, blisko linii sygnałowej poniżej, wzdłuż przewodu sygnałowego przewód uziemiający, linia możliwie najszersza.Wynikowy obszar obwodu jest równy grubości płytki drukowanej pomnożonej przez długość linii sygnałowej.
B.Laminowanie czterech warstw
1. Znak-masa (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
W przypadku obu tych laminowanych projektów potencjalnym problemem jest tradycyjna grubość płyty 1,6 mm (62 mil).Odstępy między warstwami staną się duże, co będzie sprzyjać nie tylko kontrolowaniu impedancji, sprzężeniu międzywarstwowym i ekranowaniu;W szczególności duży odstęp pomiędzy warstwami zasilającymi zmniejsza pojemność płyty i nie sprzyja filtrowaniu szumów.
W przypadku pierwszego schematu stosuje się go zwykle w przypadku dużej liczby żetonów na planszy.Ten schemat może uzyskać lepszą wydajność SI, ale wydajność EMI nie jest tak dobra, co jest kontrolowane głównie przez okablowanie i inne szczegóły.Główna uwaga: Formacja jest umieszczona w warstwie sygnałowej o najgęstszej warstwie sygnału, sprzyjającej absorpcji i tłumieniu promieniowania;Zwiększ powierzchnię płyty, aby odzwierciedlić regułę 20H.
W drugim schemacie stosuje się go zwykle tam, gdzie gęstość chipa na płycie jest wystarczająco niska, a wokół chipa jest wystarczająca powierzchnia do umieszczenia wymaganej powłoki miedzianej mocy.W tym schemacie zewnętrzna warstwa PCB to warstwa, a dwie środkowe warstwy to warstwa sygnału/zasilania.Zasilanie w warstwie sygnałowej jest prowadzone szeroką linią, co może sprawić, że impedancja ścieżki prądu zasilania będzie niska, a impedancja ścieżki mikropaska sygnałowego jest również niska i może również ekranować wewnętrzne promieniowanie sygnału przez zewnętrzną warstwa.Z punktu widzenia kontroli EMI jest to najlepsza dostępna 4-warstwowa struktura PCB.
Główna uwaga: dwie środkowe warstwy sygnału, należy otworzyć odstęp między warstwami miksowania mocy, kierunek linii jest pionowy, unikać przesłuchów;Odpowiedni obszar panelu sterowania, odzwierciedlający zasady 20H;Jeżeli impedancja przewodów ma być kontrolowana, należy bardzo ostrożnie ułożyć przewody pod miedzianymi wyspami zasilacza i masy.Ponadto zasilanie lub układanie przewodów miedzianych powinno być w jak największym stopniu połączone ze sobą, aby zapewnić łączność prądu stałego i niskiej częstotliwości.
C.Laminowanie sześciu warstw płyt
W przypadku projektowania dużej gęstości chipów i wysokiej częstotliwości taktowania należy rozważyć konstrukcję płyty 6-warstwowej.Zalecana jest metoda laminowania:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
W tym schemacie schemat laminowania zapewnia dobrą integralność sygnału, z warstwą sygnału przylegającą do warstwy uziemiającej, warstwą mocy połączoną z warstwą uziemiającą, impedancję każdej warstwy trasującej można dobrze kontrolować, a obie warstwy mogą dobrze absorbować linie magnetyczne .Ponadto może zapewnić lepszą ścieżkę zwrotną dla każdej warstwy sygnału pod warunkiem pełnego zasilania i formowania.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
W przypadku tego schematu schemat ten ma zastosowanie tylko w przypadku, gdy gęstość urządzeń nie jest bardzo wysoka.Warstwa ta ma wszystkie zalety warstwy górnej, a płaszczyzna uziemienia warstwy górnej i dolnej jest stosunkowo kompletna, co można wykorzystać jako lepszą warstwę ekranującą.Należy pamiętać, że warstwa mocy powinna znajdować się w pobliżu warstwy, która nie jest płaszczyzną składową główną, ponieważ płaszczyzna dolna będzie pełniejsza.Dlatego wydajność EMI jest lepsza niż w pierwszym schemacie.
Streszczenie: W przypadku schematu płytki sześciowarstwowej należy zminimalizować odstęp warstwy mocy od masy, aby uzyskać dobre sprzężenie mocy i masy.Jednakże, chociaż grubość płyty wynosi 62 mil, a odstępy między warstwami są zmniejszone, nadal trudno jest kontrolować bardzo małe odstępy między głównym źródłem zasilania a warstwą gruntu.W porównaniu z pierwszym i drugim schematem koszt drugiego programu jest znacznie zwiększony.Dlatego podczas układania stosów zwykle wybieramy pierwszą opcję.Podczas projektowania należy przestrzegać zasad 20H i zasad warstwy lustrzanej.
D.Laminacja ośmiu warstw
1. Ze względu na słabą zdolność absorpcji elektromagnetycznej i dużą impedancję mocy, nie jest to dobry sposób laminowania.Jego struktura jest następująca:
1. Powierzchnia komponentu sygnału 1, warstwa okablowania mikropaskowego
2. Wewnętrzna warstwa routingu mikropasków sygnału 2, dobra warstwa routingu (kierunek X)
3.Uziemienie
4. Warstwa trasowania linii sygnałowej 3, dobra warstwa trasowania (kierunek Y)
5.Sygnał 4 Warstwa prowadzenia kabla
6.Moc
7. Wewnętrzna warstwa okablowania mikropaskowego sygnału 5
8. Warstwa okablowania mikropaskowego sygnału 6
2. Jest to wariant trzeciego trybu 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 prowadzenia kabla sygnału 2.Dobra warstwa prowadzenia kabli
4.Warstwa mocy i następujące po niej warstwy stanowią doskonałą absorpcję elektromagnetyczną. 5.Warstwa uziemienia
6.Sygnał 3 Warstwa prowadzenia kabla.Dobra warstwa prowadzenia kabli
7. Tworzenie mocy przy dużej impedancji mocy
8. Warstwa kabla sygnałowego 4 mikropaskowego.Dobra warstwa kabla
3, Najlepszy tryb układania, ponieważ zastosowanie wielowarstwowej płaszczyzny odniesienia podłoża ma bardzo dobrą zdolność absorpcji geomagnetycznej.
1. Powierzchnia komponentu sygnału 1, warstwa okablowania mikropaskowego, dobra warstwa okablowania
2. Warstwa gruntowa, dobra zdolność pochłaniania fal elektromagnetycznych
3. Warstwa prowadzenia kabla sygnału 2.Dobra warstwa prowadzenia kabli
4.Warstwa mocy i następujące po niej warstwy stanowią doskonałą absorpcję elektromagnetyczną. 5.Warstwa uziemienia
6.Sygnał 3 Warstwa prowadzenia kabla.Dobra warstwa prowadzenia kabli
7. Warstwa gruntowa, lepsza zdolność pochłaniania fal elektromagnetycznych
8. Warstwa kabla sygnałowego 4 mikropaskowego.Dobra warstwa kabla
Wybór liczby i sposobu użycia warstw zależy od liczby sieci sygnałowych na płycie, gęstości urządzenia, gęstości PIN, częstotliwości sygnału, rozmiaru płytki i wielu innych czynników.Musimy wziąć te czynniki pod uwagę.Im więcej sieci sygnałowych, tym większa gęstość urządzenia, tym większa gęstość PINów, tym w miarę możliwości należy przyjąć wyższą częstotliwość projektowania sygnału.Aby uzyskać dobrą wydajność EMI, najlepiej jest upewnić się, że każda warstwa sygnału ma własną warstwę odniesienia.
Czas publikacji: 26 czerwca 2023 r