Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Die hierarchische Anordnung der Leiterplatte hat eine erhebliche Beziehung zur Frequenz des Systems und der riesigen Verdrahtung des Systems. Aufgrund der riesigen EMI und Verdrahtung wird 10-lagige Verdrahtung verwendet. Die EMI-Regeln in der Verdrahtung von zwei bis acht Schichten werden im Folgenden ausführlich beschrieben.
6.1 Hierarchische Anordnung zweischichtiger Bretter
1) Zweischichtige Leiterplatten werden hauptsächlich in Low-Speed-Schaltungen mit Betriebsfrequenzen unter 10KHZ oder in analogen Schaltungen verwendet, wo das Stapelniveau relativ klein ist und die Kosten niedrig sind.
2) Die Power Trace der zweilagigen Platine wird auf derselben Schicht in einem radialen Muster verdrahtet, von der Stromversorgung zu jeder Komponente, wodurch die Länge aller Leiterbahnen reduziert wird.
3) Die netzartige Verteilung von Leistung und GND in der zweilagigen Platine (verteilt in TOP und BOTTOM), weil das Stromrauschen in Richtung niedriger Impedanz geht. Suchen Sie nach der Richtung der niedrigen Impedanz von der Quelle der Stromquelle und kehren Sie zum Geräusch zurück. Die Quelle bildet eine Schleife. Die netzartige Verteilung, selbst wenn alle POWER und GND nebeneinander parallel verdrahtet sind, kann die Rauschschleife durch Hochfrequenzschaltung minimieren und somit andere Schaltungen und Steuersignale nicht beeinflussen.
4) Eine andere Verdrahtungsmethode für die zweischichtige Platine besteht darin, eine Schicht POWER und Signal und GND auf der anderen Schicht zu verwenden, die verwendet werden kann, wenn die Verdrahtung nicht dicht ist.
2 Hierarchische Anordnung von vierlagigen Platten
Allgemein angenommene hierarchische Anordnung: TOP und BOTTOM sind Signalschichten, Schicht 2 ist GND und Schicht 3 ist POWER. Die Aufteilung der zweiten und dritten Etage hängt von der jeweiligen Situation ab. Welche Schicht sollte mehr Verdrahtung haben, und die benachbarte Schicht wird als die Bodenschicht betrachtet.
Vierschichtige Boards werden in mittleren und niedrigen Geschwindigkeiten (unter 75M) verwendet, da es auf der POWER-Schicht viel Rauschen gibt. Daher ist sie nicht so gut wie die GND-Schicht als Referenzebene.
Wenn die TOP-Schicht der Vierschichtplatte mit einem Hochgeschwindigkeitssignal über 66MHZ geht, strahlt die Hochfrequenzstrahlung in die Umgebung aus, und GND muss auf der Organisation oder TOP-Schicht platziert werden, um die Strahlung zu beseitigen.
Wenn die Schale eine Metallschale ist, sollten die Hochgeschwindigkeitssignalleitungen und Taktleitungen auf einer Schicht nahe der Ebene der Schale platziert werden. Es ist am besten, den Erdungskabel um die Uhrlinie mit einer Breite von 1 bis 2-mal der Uhr zu führen. Sie ist so breit wie die Uhrenlinie. Wenn die Leitung zu lang ist, sollte ein Erdloch in einem Abstand von ca. 1000 Millionen gestanzt werden, um die Verbindung zwischen der langen Erdungslinie und dem Boden zu verbessern und einen guten Abschirmeffekt zu gewährleisten.
BILDTHEORIE:
Wenn ein Leiter mit Strom parallel ist und an eine Metallebene angrenzt, wird auf der Metallebene ein Bildstrom mit derselben Größe und entgegengesetzter Richtung wie der Leiterstrom induziert, um dem durch den Leiterstrom verursachten Strahlungsfeld entgegenzuwirken. Wenn es senkrecht zu einer benachbarten Metallebene ist, ist der Bildstrom gleich groß und in derselben Richtung. Folgen Sie also der BILDTHEORIE, wenn die Signalfrequenz sehr hoch ist. Es ist am besten, die Verkabelung auf der gleichen Schicht abzuschließen.
3 Hierarchische Anordnung der sechslagigen Platten
Methode 1: Signalschicht 1 ist die sicherste Verdrahtungsmethode
Schicht 1: Signalschicht 1.
Die zweite Schicht: die Bodenrinde.
Schicht 3: Signalschicht 2.
Schicht 4: Signalschicht 3.
Ebene 5: Energieebene.
Schicht 6: Signalschicht 4.
Die Signalschicht 2, 3 und 4 hat schlechte Rauschränder, da sich die Menge des POWER PLAN Magnetfeldes durch die Signalschichten 2, 3 zu GND PLANE bewegt. POWER und GND PLANE liegen nicht nebeneinander, was zu einer erhöhten Impedanz führt. Signalschicht 3 und 4 FLUX CANCELLATION sind schlecht, Signalschicht 2 und 3 haben Bedenken über CROSSTALK.
Da das Rauschen automatisch die Schleife mit der niedrigsten Impedanz auswählt, sollten Signalleitungen und Taktleitungen mit hoher Frequenz und starker Strahlung so nah wie möglich an der GND-Schicht sein.
Da die Leistungsschicht verschiedene Abteilungen wie 3V, 5V, 12V hat, ist die Leistungsschicht eine gebrochene Metallebene, weshalb sie nicht so gut wie GND als Referenzebene ist. Daher sollte die Verkabelung von CLK, SIGNAL und CRYSTAL in der Nähe der GND-Schicht sein, die die erste Schicht ist.
Da das Rauschen von POWER sich an die GND-Ebene reiht und dann zurück zur POWER-Ebene fließt, schwingt das Rauschen zwischen den beiden Ebenen hin und her. Die Resonanz wird durch POWER und GND verursacht, im Allgemeinen zwischen 30-230MHZ, und POWER und GND sollten verarbeitet werden. Eliminieren Sie diese Frequenzbandbreite. Das Verfahren besteht hauptsächlich darin, die Rauschquelle zu beseitigen und die Signalwellenform zu verbessern; Fügen Sie einen Kondensator (angeschlossen zwischen POWER und GND) in der Nähe des Hochfrequenzsignals hinzu, um das Rauschen des Kondensators zu filtern.
Weg zwei:
Schicht 1: Signalschicht 1.
Ebene 2: Signalschicht 2.
Die dritte Schicht: die Erdrinde.
Ebene 4: Energieebene.
Ebene 5: Signalschicht 3.
Schicht 6: Signalschicht 4.
Die Signalschicht 2 grenzt an die GND-Schicht an und weist aufgrund des Bildtheorems eine gute FLUX CANCELLATION auf.
Die POWER- und GND-Schichten liegen nebeneinander, um die Impedanz der POWER-Schicht zu reduzieren.
Die Signalschicht 1, 3 und 4 haben schlechte FLUX CANNCELLATION, und es gibt Bedenken über CROSSTALK.
Wenn die POWER-Ebene eine gute Bezugsebene hat, sollten Sie Methode 1 wählen, da POWER GND eine gute Bezugsebene ist und es viele Schichten von Hochgeschwindigkeitslinien gibt. Wenn die POWER-Ebene gebrochen ist, sollten Sie Methode 2 wählen. Gleichzeitig kann die zweite Methode durch Verwendung von GND-Tuchkupfer auf der Signalschicht 1 und 4 behoben werden.
Methode drei: (beste Stapelmethode)
Schicht 1: Signalschicht 1.
Die zweite Schicht: die Bodenrinde.
Schicht 3: Signalschicht 2.
Ebene 4: Energieebene.
Ebene 5: Signalschicht 3.
Schicht 6: Signalschicht 4.
Die Signalschicht 1 und 2 grenzt an die GND-Schicht an und hat eine gute FLUX CANCELLATION.
Um den Einfluss des Leistungsrauschens der Signalschicht zu vermeiden, sollte der mittlere Abstand zwischen der Leistungsschicht und der Signalschicht 2 erhöht werden, wodurch die Interferenz zwischen den Schichten verringert werden kann.
Zusammenfassung: Für Hochgeschwindigkeitssignale ist es am besten, nur Löcher in der oberen und unteren Schicht zu lochen, und es ist am besten, nur eine Schicht in der Mitte zu durchlaufen. Die vorhandenen Ebenen sind wie folgt verteilt:
Schicht 1: Signalschicht 1.
Die zweite Schicht: die Bodenrinde.
Ebene 3: Energieebene.
Schicht 4: Signalschicht 2.
Die fünfte Schicht: die Bodenrinde.
Schicht 6: Signalschicht 3.
Hinweis: Die Signalschicht und die POWER-Schicht sollten um mehr als 20H kleiner als die GND-Schicht sein (H ist der POWER-GND-Schichtabstand), was 70% der Boardrandstrahlung reduzieren kann. Für unsere aktuellen Produkte schlage ich vor, dass die Signalschicht und die POWER-Schicht mehr als 3 mm kleiner als die GND-Schicht sein sollten.
4 Die beste Anordnung der achtlagigen Platte
Schicht 1: Signalschicht 1.
Die zweite Schicht: die Bodenrinde.
Schicht 3: Signalschicht 2.
Die vierte Schicht: die Erdrinde.
Ebene 5: Energieebene.
Schicht 6: Signalschicht 3.
Die siebte Schicht: die Bodenrinde.
Schicht 8: Signalschicht 4.
Es gibt zwei Möglichkeiten: G2P7 und G3P6.
Nachteile: Die POWER-Impedanz steigt, wodurch mehr Hochgeschwindigkeitssignalschichten eingesetzt werden können, was zu Übersprechen zwischen benachbarten Signalschichten führt.
5 Bestimmen Sie die Anzahl der Leiterplattenschichten vor dem Routing
Die Anzahl der Verdrahtungsschichten muss frühzeitig im Design ermittelt werden. Wenn das Design die Verwendung von High-Density Ball Grid Array (BGA)-Komponenten erfordert, muss die minimale Anzahl von Verdrahtungsschichten für die Verdrahtung dieser Geräte berücksichtigt werden. Die Anzahl der Verdrahtungsschichten und die Stapelmethode beeinflussen direkt die Verdrahtung und Impedanz der gedruckten Leitungen. Die Größe der Platte hilft, die Stapelmethode und die Breite der gedruckten Linie zu bestimmen, um den gewünschten Designeffekt zu erzielen.
Seit vielen Jahren haben die Menschen immer geglaubt, dass je niedriger die Anzahl der Schichten der Leiterplatte, desto niedriger die Kosten, aber es gibt viele andere Faktoren, die die Herstellungskosten der Leiterplatte beeinflussen. In den letzten Jahren wurde der Kostenunterschied zwischen Mehrschichtplatten stark reduziert. Es ist am besten, mehr Schaltungsschichten zu verwenden und das Kupfer zu Beginn des Entwurfs gleichmäßig zu verteilen, um zu vermeiden, dass eine kleine Anzahl von Signalen den definierten Regeln und Platzanforderungen bis zum Ende des Entwurfs nicht entspricht, so dass neue Schichten hinzugefügt werden müssen. Sorgfältige Planung vor dem Entwerfen reduziert viele Probleme bei der Verkabelung.
Das obige ist eine Einführung in die Schichtanordnung des PCB-Designs. Ipcb wird auch Leiterplattenherstellern und Leiterplattenherstellungstechnologie zur Verfügung gestellt.
