En general, existen dos reglas principales para el diseño laminado:
1. Cada capa de enrutamiento debe tener una capa de referencia adyacente (fuente de alimentación o formación);
2.La capa de energía principal adyacente y la tierra deben mantenerse a una distancia mínima para proporcionar una gran capacitancia de acoplamiento;
El siguiente es un ejemplo de una pila de dos a ocho capas:
Placa PCB de una sola cara y placa PCB de doble cara laminada
En el caso de dos capas, dado el pequeño número de capas, no existe problema de laminación. El control de la radiación EMI se considera principalmente desde el cableado y el diseño.
La compatibilidad electromagnética de las placas monocapa y bicapa es cada vez más importante. La principal razón de este fenómeno es que el área del bucle de señal es demasiado grande, lo que no solo produce una fuerte radiación electromagnética, sino que también hace que el circuito sea sensible a interferencias externas. La forma más sencilla de mejorar la compatibilidad electromagnética de una línea es reducir el área del bucle de una señal crítica.
Señal crítica: Desde la perspectiva de la compatibilidad electromagnética, una señal crítica se refiere principalmente a la señal que produce una radiación intensa y es sensible al entorno exterior. Las señales que pueden producir una radiación intensa suelen ser periódicas, como las señales de baja frecuencia de los relojes o las direcciones. Las señales sensibles a las interferencias son aquellas con niveles bajos de señales analógicas.
Las placas de una o dos capas se utilizan generalmente en diseños de simulación de baja frecuencia por debajo de 10 KHz:
1) Pase los cables de alimentación por la misma capa de manera radial y minimice la suma de las longitudes de las líneas;
2) Al conectar la fuente de alimentación y el cable de tierra, coloque el cable de tierra lo más cerca posible del cable de señal principal. De esta manera, se forma un área de bucle más pequeña y se reduce la sensibilidad de la radiación de modo diferencial a las interferencias externas. Al añadir un cable de tierra junto al cable de señal, se forma un circuito con el área más pequeña, y la corriente de señal debe dirigirse a través de este circuito en lugar de a través de la otra ruta de tierra.
3) Si se trata de una placa de circuito de doble capa, se puede conectar un cable de tierra al otro lado, cerca de la línea de señal inferior, a lo largo de la misma, en una línea lo más ancha posible. El área del circuito resultante es igual al grosor de la placa multiplicado por la longitud de la línea de señal.
B.Laminación de cuatro capas
1. Señal-tierra (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
En ambos diseños laminados, el problema potencial reside en el espesor de placa tradicional de 1,6 mm (62 milésimas de pulgada). El espaciado entre capas será mayor, lo que no solo favorece la impedancia de control, el acoplamiento entre capas y el blindaje, sino que también reduce la capacitancia de la placa y perjudica el filtrado de ruido.
El primer esquema se utiliza generalmente cuando la placa tiene un gran número de chips. Este esquema ofrece un mejor rendimiento de señal, pero no un buen rendimiento frente a interferencias electromagnéticas (EMI), lo cual se debe principalmente al cableado y otros detalles. Atención: La formación se ubica en la capa de señal más densa, lo que favorece la absorción y supresión de la radiación. Aumente el área de la placa para cumplir con la regla 20H.
El segundo esquema se utiliza generalmente cuando la densidad de chips en la placa es baja y existe suficiente área alrededor del chip para colocar el recubrimiento de cobre de potencia necesario. En este esquema, la capa exterior de la PCB es completamente de estrato, y las dos capas intermedias son de señal/potencia. La fuente de alimentación en la capa de señal se enruta con una línea ancha, lo que reduce la impedancia de la corriente de la fuente de alimentación y la impedancia de la microbanda de señal, además de proteger la radiación de la señal interna a través de la capa exterior. Desde el punto de vista del control de EMI, esta es la mejor estructura de PCB de 4 capas disponible.
Atención principal: Las dos capas intermedias de señal y la separación entre capas de mezcla de potencia deben estar abiertas, la dirección de la línea debe ser vertical para evitar la diafonía. El área del panel de control debe ser adecuada, de acuerdo con la norma 20H. Si se desea controlar la impedancia de los cables, colóquelos con mucho cuidado debajo de las islas de cobre de la fuente de alimentación y la conexión a tierra. Además, la fuente de alimentación o el tendido de cobre deben estar interconectados en la medida de lo posible para garantizar la conectividad de CC y baja frecuencia.
C.Laminación de seis capas de placas
Para el diseño de alta densidad de chips y alta frecuencia de reloj, se debe considerar el diseño de una placa de 6 capas. Se recomienda el método de laminación:
1.SIG-GND-SIG-ALIMENTACIÓN-GND-SIG;
En este esquema, el sistema de laminación logra una buena integridad de la señal. Con la capa de señal adyacente a la capa de tierra y la capa de potencia emparejada con la capa de tierra, la impedancia de cada capa de enrutamiento se puede controlar correctamente y ambas capas absorben eficazmente las líneas magnéticas. Además, proporciona una mejor ruta de retorno para cada capa de señal en condiciones de alimentación y formación completas.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Este esquema solo se aplica cuando la densidad de dispositivos no es muy alta. Esta capa ofrece todas las ventajas de la capa superior, y el plano de tierra de las capas superior e inferior es relativamente completo, lo que permite un mejor blindaje. Es importante tener en cuenta que la capa de potencia debe estar cerca de la capa que no es el plano del componente principal, ya que el plano inferior será más completo. Por lo tanto, el rendimiento EMI es mejor que el del primer esquema.
Resumen: En el esquema de placa de seis capas, la separación entre la capa de alimentación y la tierra debe minimizarse para obtener un buen acoplamiento entre la alimentación y la tierra. Sin embargo, aunque el espesor de la placa de 62 milésimas de pulgada y la separación entre capas son reducidos, sigue siendo difícil controlar la separación entre la fuente de alimentación principal y la capa de tierra. En comparación con el primer y el segundo esquema, el costo de este último es considerablemente mayor. Por lo tanto, generalmente se elige la primera opción al apilar. Durante el diseño, se deben seguir las reglas 20H y las reglas de la capa espejo.
D.Laminación de ocho capas
1. Debido a la baja capacidad de absorción electromagnética y la alta impedancia de potencia, este método de laminación no es adecuado. Su estructura es la siguiente:
1.Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microbanda
2. Señal 2 capa de enrutamiento de microbanda interna, buena capa de enrutamiento (dirección X)
3.Tierra
4. Señal 3 Capa de enrutamiento de línea de tira, buena capa de enrutamiento (dirección Y)
5.Señal 4 Capa de enrutamiento de cables
6.Potencia
7.Señal 5 capa de cableado de microbanda interna
8.Señal 6 Capa de cableado de microbanda
2. Es una variante del tercer modo de apilamiento. Gracias a la adición de una capa de referencia, ofrece un mejor rendimiento EMI y permite controlar con precisión la impedancia característica de cada capa de señal.
1. Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microbanda, buena capa de cableado
2. Estrato de tierra, buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
3. Señal 2 Capa de enrutamiento de cables. Buena capa de enrutamiento de cables.
4. Capa de potencia y los siguientes estratos constituyen una excelente absorción electromagnética 5. Estrato de tierra
6. Señal 3 Capa de enrutamiento de cables. Buena capa de enrutamiento de cables.
7. Formación de potencia, con gran impedancia de potencia.
8. Señal 4 Capa de cable de microbanda. Buena capa de cable.
3. El mejor modo de apilamiento, porque el uso del plano de referencia de tierra multicapa tiene una muy buena capacidad de absorción geomagnética.
1. Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microbanda, buena capa de cableado
2. Estrato de tierra, buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
3. Señal 2 Capa de enrutamiento de cables. Buena capa de enrutamiento de cables.
4. Capa de potencia y los siguientes estratos constituyen una excelente absorción electromagnética 5. Estrato de tierra
6. Señal 3 Capa de enrutamiento de cables. Buena capa de enrutamiento de cables.
7. Estrato de tierra, mejor capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
8. Señal 4 Capa de cable de microbanda. Buena capa de cable.
La elección del número y la forma de usar las capas depende del número de redes de señal en la placa, la densidad del dispositivo, la densidad de PIN, la frecuencia de la señal, el tamaño de la placa y muchos otros factores. Es necesario tener en cuenta estos factores. Cuanto mayor sea el número de redes de señal, mayor será la densidad del dispositivo y la densidad de PIN, y mayor será la frecuencia del diseño de la señal que se adopte en la medida de lo posible. Para un buen rendimiento EMI, es recomendable asegurar que cada capa de señal tenga su propia capa de referencia.
Hora de publicación: 26 de junio de 2023
