Elektronisches Design - Wie viele Schichten ist das beste PCB-Design?

Wie viele Schichten sind die besten?

Der Designer wägt ab, wie viele Schichten für das Design entsprechend der Komplexität der gesamten entworfenen Schaltung ausgewählt werden sollen, hauptsächlich basierend auf der Schwierigkeit der Kerngeräte im gesamten Projekt und der Schwierigkeit des Gerätelayouts.

Wie viele Schichten sollte eine herkömmliche Leiterplatte haben?

1. Einzelne Platte

Einseitige Leiterplatten werden hauptsächlich in sehr einfachen elektronischen Verbraucherprodukten verwendet. Immerhin, der Prozess ist einfach, and now the original circuit board materials are cheap (FR-1 or FR-2) and thin copper cladding. Einseitige Leiterplattendesigns enthalten in der Regel viele Jumper, um das Leiterplattenverfahren auf doppelseitigen Leiterplatten zu simulieren. Im Allgemeinen in Niederfrequenzschaltungen verwendet. Weil diese Art der Konstruktion sehr anfällig für Strahlungsgeräusche ist. So wird das Entwerfen dieser Art von Leiterplatte problematischer sein. Wenn du nicht darauf achtest, viele Probleme werden auftreten. Obwohl es erfolgreiche Fälle in komplexen Designs gibt, Sie sind alle nur nach sorgfältiger Prüfung und kontinuierlicher Überprüfung möglich. Nehmen Sie ein Beispiel, wie ein Fernseher, Das setzt alle analogen Schaltungen auf einem einzigen Panel an der Unterseite des Gehäuses, und verwendet ein metallisiertes CRT, um die Leiterplatte auf einem separaten digitalen Tuning Board nahe der Oberseite des Akkus abzuschirmen. Wenn Sie hohe Lautstärke benötigen, kostengünstige Herstellung von Leiterplatten, Du musst es selbst machen.

Zwei, doppelwandig

Es entspricht einem einzelnen Panel, desto komplizierter ist das Doppelpanel. Einige doppelseitige Platten verwenden immer noch FR-2 Materialien, aber FR-4 Materialien werden häufiger verwendet. Die Erhöhung der FR-4 Materialfestigkeit unterstützt die Durchkontaktierungen besser. Da es zwei Folienschichten gibt, sind doppelseitige Platten einfacher zu verlegen und Signale können durch Kreuzen von Drähten auf verschiedenen Schichten geplant werden. Eine Kreuzverdrahtung wird jedoch nicht für analoge Schaltungen empfohlen. Wenn möglich, sollte die untere Schicht so intakt wie eine Erdungsebene gehalten werden, und alle anderen Signale sollten auf die obere Schicht geleitet werden. Es gibt mehrere Vorteile, Bodenebene an der Unterseite zu machen:

Erdung ist in der Regel die häufigste Verbindung in einem Stromkreis. Sie können alle GND-Netzwerke der gesamten Platine auf der unteren Ebene verbinden.

Erhöhen Sie die mechanische Festigkeit der Leiterplatte.

Reduzieren Sie die Impedanz aller Masseverbindungen in der Schaltung, wodurch das Signalleitungsgeräusch reduziert wird.

Verteilte Kapazität zu jedem Netzwerk in der Schaltung hinzugefügt – hilft, abgestrahltes Rauschen zu unterdrücken.

Kann das Strahlungsgeräusch unter der Leiterplatte abschirmen.

Drei, Mehrschichtige Platine

Trotz ihrer Vorteile sind doppelseitige Platten nicht die beste Konstruktionsmethode, insbesondere für empfindliche oder Hochgeschwindigkeitsstrukturen. Daher verwenden wir für Hochgeschwindigkeitsdesign in der Regel mehrschichtige Bretter für das Design. Die gebräuchlichste Leiterplattendicke ist 1,6 mm, das Material ist FR-4, und es gibt unabhängige GND- oder POWER-Schichten usw. Es gibt viele PCB-Design-Angelegenheiten, die in der Mehrschichtplatte selbst beachtet werden müssen. Im Folgenden müssen wir einige offensichtliche Gründe für die Verwendung des Multilayer Board Designs klären:

Haben unabhängige Strom- und Erdungsverbindungsschichten. Befindet sich die Stromversorgung ebenfalls auf derselben Ebene, können andere gleiche Stromversorgungsnetze durch Hinzufügen von Durchkontaktierungen miteinander verbunden werden.

Andere Schichten können für das Signalrouting verwendet werden, die mehr Routingraum für das Routing bieten können.

Es wird eine verteilte Kapazität zwischen der Stromversorgung und der Erdungsebene geben, wodurch hochfrequentes Rauschen reduziert wird.

Andere Gründe für Mehrschichtplatinen sind jedoch möglicherweise nicht offensichtlich oder intuitiv, hauptsächlich wie folgt:

Bessere EMI/RFI-Unterdrückung. Wegen des Bildebene-Effekts ist es seit der Marconi-Ära bekannt. Wenn ein Leiter nahe einer parallelen leitfähigen Oberfläche platziert wird, kehrt der größte Teil des Hochfrequenzstroms direkt unter den Leiter zurück und fließt in die entgegengesetzte Richtung. Das Spiegelbild des Leiters in der Ebene bildet eine Übertragungsleitung. Da die Ströme in der Übertragungsleitung gleich und entgegengesetzt sind, ist sie relativ unbeeinflusst von abgestrahlten Geräuschen. Es koppelt das Signal sehr effizient. Der Bildebene-Effekt ist genauso effektiv wie die Boden- und Leistungsebene, aber sie müssen kontinuierlich sein. Jegliche Lücken oder Unterbrechungen werden dazu führen, dass die positiven Auswirkungen schnell verschwinden.

Reduzieren Sie die Gesamtprojektkosten der Kleinserienproduktion. Obwohl die Herstellungskosten von Mehrschichtplatinen relativ hoch sind, können die EMI/RFI-Anforderungen von FCC oder anderen Agenturen teure Tests des Designs erfordern. Wenn es ein Problem gibt, muss es möglicherweise nach unten gedrückt werden, um die Leiterplatte für zusätzliche Tests neu zu entwerfen. Verglichen mit 2-Lagen-Leiterplatten kann die EMI/RFI-Leistung von Mehrschichtplatten um 20 dB verbessert werden. Wenn der Ausgang klein ist, ist es sinnvoll, zuerst eine bessere Leiterplatte zu entwerfen. Vermeiden Sie effektiv Übersprechen zwischen verschiedenen Signalschichten.

Die Anforderungen an den Produktionsprozess sind relativ hoch. Verglichen mit der 2-lagigen Platte PCB-Design, es ist nicht so schwierig.