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 el suelo 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:
A. Placa PCB de un solo lado y placa PCB de doble cara laminada
Para dos capas, debido a que el número de capas es pequeño, no hay problema de laminación.El control de la radiación EMI se considera principalmente desde el cableado y el diseño;
La compatibilidad electromagnética de las placas de una y dos capas es cada vez más importante.La razón principal de este fenómeno es que el área del bucle de señal es demasiado grande, lo que no sólo 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, la señal crítica se refiere principalmente a la señal que produce una radiación fuerte y es sensible al mundo exterior.Las señales que pueden producir una fuerte radiación suelen ser señales periódicas, como señales bajas de relojes o direcciones.Las señales sensibles a interferencias son aquellas con niveles bajos de señales analógicas.
Las placas de una y dos capas se utilizan generalmente en diseños de simulación de baja frecuencia por debajo de 10 KHz:
1) Colocar los cables de alimentación en la misma capa de forma radial y minimizar la suma de las longitudes de las líneas;
2) Cuando pase el cable de alimentación y el de tierra, cerca uno del otro;Coloque un cable a tierra cerca del cable de señal clave lo más cerca posible.De este modo, se forma un área de bucle más pequeña y se reduce la sensibilidad de la radiación en modo diferencial a la interferencia externa.Cuando se agrega un cable de tierra al lado del cable de señal, se forma un circuito con el área más pequeña y la corriente de señal debe pasar a través de este circuito en lugar de la otra ruta de tierra.
3) Si es una placa de circuito de doble capa, puede estar en el otro lado de la placa de circuito, cerca de la línea de señal debajo, a lo largo de la línea de señal coloque un cable a tierra, una línea lo más ancha posible.El área del circuito resultante es igual al grosor de la placa de circuito multiplicado por la longitud de la línea de señal.
B.Laminación de cuatro capas.
1. Señal-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Para ambos diseños laminados, el problema potencial está en el espesor de placa tradicional de 1,6 mm (62 mil).El espacio entre capas aumentará, lo que no solo favorecerá el control de la impedancia, el acoplamiento entre capas y el blindaje;En particular, el gran espacio entre los estratos de suministro de energía reduce la capacitancia de la placa y no favorece el filtrado de ruido.
Para el primer esquema, generalmente se usa en el caso de una gran cantidad de chips en el tablero.Este esquema puede obtener un mejor rendimiento SI, pero el rendimiento EMI no es tan bueno, que se controla principalmente mediante el cableado y otros detalles.Atención principal: la formación se coloca en la capa de señal de la capa de señal más densa, lo que favorece la absorción y supresión de la radiación;Aumente el área de la placa para reflejar la regla de las 20H.
Para el segundo esquema, generalmente se usa cuando la densidad del chip en la placa es lo suficientemente baja y hay suficiente área alrededor del chip para colocar el recubrimiento de cobre de potencia requerido.En este esquema, la capa exterior de la PCB es todo estrato y las dos capas intermedias son la capa de señal/potencia.La fuente de alimentación en la capa de señal se enruta con una línea ancha, lo que puede hacer que la impedancia de la ruta de la corriente de la fuente de alimentación sea baja, y la impedancia de la ruta de la microcinta de señal también es baja, y también puede proteger la radiación de la señal interna a través del exterior. capa.Desde el punto de vista del control EMI, esta es la mejor estructura de PCB de 4 capas disponible.
Atención principal: las dos capas intermedias de señal, el espaciado de las capas de mezcla de potencia debe abrirse, la dirección de la línea es vertical, evitar la diafonía;Área de panel de control adecuada, que refleje las reglas de las 20 horas;Si se va a controlar la impedancia de los cables, coloque con mucho cuidado los cables debajo de las islas de cobre de la fuente de alimentación y tierra.Además, la fuente de alimentación o el tendido de cobre deben estar interconectados tanto como sea posible para garantizar la conectividad de CC y baja frecuencia.
C.Laminación de seis capas de placas.
Para el diseño de alta densidad de chip 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-PWR-GND-SIG;
Para este esquema, el esquema de laminación logra una buena integridad de la señal, con la capa de señal adyacente a la capa de tierra, la capa de energía emparejada con la capa de tierra, la impedancia de cada capa de enrutamiento se puede controlar bien y ambas capas pueden absorber bien las líneas magnéticas. .Además, puede proporcionar una mejor ruta de retorno para cada capa de señal bajo la condición de suministro y formación de energía completos.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Para este esquema, este esquema solo se aplica al caso en el que la densidad del dispositivo no es muy alta.Esta capa tiene todas las ventajas de la capa superior, y el plano de tierra de las capas superior e inferior es relativamente completo, lo que puede usarse como una mejor capa protectora.Es importante tener en cuenta que la capa de energía debe estar cerca de la capa que no es el plano del componente principal, porque el plano inferior será más completo.Por lo tanto, el rendimiento de EMI es mejor que el del primer esquema.
Resumen: Para el esquema de tablero de seis capas, el espacio entre la capa de energía y el suelo debe minimizarse para obtener un buen acoplamiento de energía y tierra.Sin embargo, aunque el espesor de la placa de 62 mil y el espacio entre capas se reducen, todavía es difícil controlar que el espacio entre la fuente de energía principal y la capa de tierra sea muy pequeño.En comparación con el primer plan y el segundo plan, el coste del segundo plan aumenta considerablemente.Por lo tanto, normalmente elegimos la primera opción cuando apilamos.Durante el diseño, siga las reglas de 20H y las reglas de capa de espejo.
D.Laminación de ocho capas.
1. Debido a la escasa capacidad de absorción electromagnética y la gran impedancia de potencia, esta no es una buena forma de laminación.Su estructura es la siguiente:
1.Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microcinta
2.Capa de enrutamiento de microcinta interna de señal 2, buena capa de enrutamiento (dirección X)
3.Tierra
4.Capa de enrutamiento de línea de tira de señal 3, buena capa de enrutamiento (dirección Y)
5.Capa de enrutamiento de cables de señal 4
6.Poder
7.Capa de cableado de microcinta interna de señal 5
8.Capa de cableado de microcinta de señal 6
2. Es una variante del tercer modo de apilamiento.Debido a la adición de una capa de referencia, tiene un mejor rendimiento EMI y la impedancia característica de cada capa de señal se puede controlar bien.
1. Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microcinta, buena capa de cableado
2.Estrato terrestre, buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
3.Capa de enrutamiento de cables de señal 2.Buena capa de enrutamiento de cables
4.La capa de energía y los siguientes estratos constituyen una excelente absorción electromagnética. 5.Estrato terrestre.
6.Capa de enrutamiento de cables de señal 3.Buena capa de enrutamiento de cables
7.Formación de energía, con gran impedancia de potencia.
8.Capa de cable Microstrip de señal 4.Buena capa de cable
3, el mejor modo de apilamiento, porque el uso de un plano de referencia terrestre multicapa tiene muy buena capacidad de absorción geomagnética.
1. Superficie del componente de señal 1, capa de cableado de microcinta, buena capa de cableado
2.Estrato terrestre, buena capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
3.Capa de enrutamiento de cables de señal 2.Buena capa de enrutamiento de cables
4.La capa de energía y los siguientes estratos constituyen una excelente absorción electromagnética. 5.Estrato terrestre.
6.Capa de enrutamiento de cables de señal 3.Buena capa de enrutamiento de cables
7.Estrato terrestre, mejor capacidad de absorción de ondas electromagnéticas.
8.Capa de cable Microstrip de señal 4.Buena capa de cable
La elección de cuántas capas usar y cómo usarlas depende de la cantidad 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.Necesitamos tener en cuenta estos factores.Cuanto mayor sea el número de redes de señal, mayor será la densidad del dispositivo, mayor será la densidad del PIN y mayor será la frecuencia del diseño de la señal que se debe adoptar en la medida de lo posible.Para un buen rendimiento EMI, es mejor asegurarse de que cada capa de señal tenga su propia capa de referencia.
Hora de publicación: 26 de junio de 2023