Leiterplattentechnisch - Referenz zum Stapeln von Leiterplatten

Referenz zum Stapeln von Leiterplatten

Definition of terms: SIG: signal layer; GND: ground layer; PWR: power layer;

The stacking arrangement of the Leiterplatte ist die Grundlage des gesamten Systemdesigns der PCB. Wenn das laminierte Design defekt ist, Es wird letztlich die EMV-Leistung der gesamten Maschine beeinflussen.

Im Allgemeinen muss das laminierte Design zwei Regeln erfüllen:

1. Jede Verdrahtungsschicht muss eine benachbarte Bezugsschicht (Strom- oder Masseschicht) haben;

2. Die benachbarte Hauptleistungsschicht und die Masseschicht sollten auf einem Mindestabstand gehalten werden, um eine größere Kopplungskapazität bereitzustellen;

Die Stapel von Zweischichtplatten bis Zehnschichtplatten sind unten aufgelistet:

2.1 Stapeln von einzelnen und doppelten Platten;

Für zweilagige Platten, aufgrund der geringen Anzahl von Schichten, es gibt kein Laminierungsproblem mehr. Die Steuerung der EMI-Strahlung wird hauptsächlich von der Verkabelung und dem Layout betrachtet; Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit einlagige Platten und doppellagige Platten werden immer prominenter. Der Hauptgrund für dieses Phänomen ist, dass die Signalschleifenfläche zu groß ist, die nicht nur starke elektromagnetische Strahlung erzeugt, macht die Schaltung auch empfindlich gegenüber externen Störungen. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit der Schaltung, Der einfachste Weg ist, die Schleifenfläche des Schlüsselsignals zu reduzieren.

Schlüsselsignal: Aus Sicht der elektromagnetischen Verträglichkeit bezieht sich das Schlüsselsignal hauptsächlich auf das Signal, das starke Strahlung erzeugt und das Signal, das empfindlich auf die Außenwelt ist. Das Signal, das starke Strahlung erzeugen kann, ist im Allgemeinen ein periodisches Signal, wie ein Signal niedriger Ordnung einer Uhr oder einer Adresse. Störempfindliche Signale sind analoge Signale mit niedrigeren Pegeln.

Ein- und Doppelschichtplatinen werden normalerweise in niederfrequenten analogen Designs unter 10KHz verwendet:

1 Die Stromspuren auf der gleichen Schicht werden radial geführt, und die Gesamtlänge der Leitungen wird minimiert;

2 Wenn die Strom- und Erdungskabel laufen, sollten sie nah beieinander sein; Legen Sie einen Erdungskabel auf die Seite des Schlüsselsignaldrahts, und dieser Erdungskabel sollte so nah wie möglich am Signaldraht sein. Auf diese Weise wird eine kleinere Schleifenfläche gebildet und die Empfindlichkeit der differentiellen Modenstrahlung gegenüber äußeren Störungen reduziert. Wenn ein Erdungskabel neben dem Signaldraht hinzugefügt wird, wird eine Schleife mit der kleinsten Fläche gebildet, und der Signalstrom nimmt definitiv diese Schleife anstelle anderer Erdungskabel.

3 If it is a Doppelschicht-Leiterplatte, Sie können einen Erdungskabel entlang des Signaldrahts auf der anderen Seite des Leiterplatte, direkt unter dem Signaldraht, und der erste Draht sollte so breit wie möglich sein. Die so gebildete Schleifenfläche ist gleich der Dicke der Leiterplatte multipliziert mit der Länge der Signalleitung.

2.2 Der Stapel von vierlagigen Brettern;

Empfohlene Stapelmethode:

2.2.1 SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG;

2.2.2 GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;

Für die oben genannten beiden laminierten Designs ist das potenzielle Problem für die traditionelle 1.6mm (62mil) Plattenstärke. Der Schichtabstand wird sehr groß, was nicht nur ungünstig für die Steuerung von Impedanz, Zwischenschichtkupplung und Abschirmung ist; Insbesondere der große Abstand zwischen den Leistungserdungsebenen reduziert die Leiterplattenkapazität und ist nicht förderlich für die Filterung von Rauschen.

Für das erste Schema wird es normalerweise auf die Situation angewendet, in der es mehr Chips auf dem Board gibt. Dieses Schema kann eine bessere SI-Leistung erzielen, was für die EMI-Leistung nicht sehr gut ist. Es wird hauptsächlich durch Verdrahtung und andere Details gesteuert. Hauptaugenmerk: Die Bodenschicht wird auf die Verbindungsschicht der Signalschicht mit dem dichtesten Signal gelegt, was vorteilhaft ist, Strahlung zu absorbieren und zu unterdrücken; Vergrößern Sie die Fläche des Boards, um die 20H-Regel widerzuspiegeln.

Für die zweite Lösung wird sie normalerweise dort eingesetzt, wo die Chipdichte auf der Platine niedrig genug ist und genügend Fläche um den Chip herum vorhanden ist (Platzieren Sie die erforderliche Leistungskupferschicht). In diesem Schema sind die äußeren Schichten der Leiterplatte alle Masseschichten, und die mittleren beiden Schichten sind Signal-/Leistungsschichten. Die Stromversorgung auf der Signalschicht wird mit einer breiten Linie geführt, die die Wegimpedanz des Stromversorgungsstroms niedrig machen kann, und die Impedanz des Signalmikrostreifenweges ist auch niedrig, und die Signalstrahlung der inneren Schicht kann auch durch die äußere Schicht abgeschirmt werden. Aus Sicht der EMI-Steuerung ist dies die beste 4-lagige PCB-Struktur auf dem Markt. Hauptaugenmerk: Der Abstand zwischen den mittleren zwei Schichten der Signal- und Leistungsmischschichten sollte erweitert werden, und die Verdrahtungsrichtung sollte vertikal sein, um Übersprechen zu vermeiden; die Leiterplattenfläche sollte entsprechend der 20H-Regel kontrolliert werden; Wenn die Verdrahtungsimpedanz gesteuert werden soll, sollte die obige Lösung sehr vorsichtig sein, um die Drähte zu leiten, die unter der Kupferinsel für Stromversorgung und Erdung angeordnet sind. Darüber hinaus sollte das Kupfer auf der Stromversorgung oder Erdungsschicht so weit wie möglich miteinander verbunden sein, um Gleich- und Niederfrequenzanbindung zu gewährleisten.

2.3 Der Stapel der sechslagigen Bretter;

Für das Design mit höherer Chipdichte und höherer Taktfrequenz sollte das Design einer 6-Lagen-Platine in Betracht gezogen werden

Empfohlene Stapelmethode:

2.3.1 SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG;

Für diese Art von Schema kann diese Art von laminiertem Schema eine bessere Signalintegrität erhalten, die Signalschicht grenzt an die Masseschicht, die Leistungsschicht und die Masseschicht sind gekoppelt, die Impedanz jeder Verdrahtungsschicht kann besser kontrolliert werden, und zwei. Die Schicht ist in der Lage, Magnetfeldlinien gut zu absorbieren. Und wenn die Stromversorgung und die Masseschicht intakt sind, kann es einen besseren Rückweg für jede Signalschicht bieten.

2.3.2 GND－SIG－GND－PWR－SIG －GND;

Für diese Art von Schema ist diese Art von Schema nur für die Situation geeignet, dass die Gerätedichte nicht sehr hoch ist, diese Art von Laminierung alle Vorteile der oberen Laminierung hat und die Grundebene der oberen und unteren Schichten relativ vollständig ist, die als bessere Abschirmschicht verwendet werden kann. Es sollte beachtet werden, dass die Leistungsschicht nah an der Schicht sein sollte, die nicht die Hauptkomponentenoberfläche ist, da die Ebene der unteren Schicht vollständiger ist. Daher ist die EMI-Leistung besser als die erste Lösung.

Zusammenfassung: Für das sechsschichtige Brettschema sollte der Abstand zwischen der Leistungsschicht und der Bodenschicht minimiert werden, um eine gute Leistung und Erdungskopplung zu erhalten. Obwohl die Dicke der Platte 62mil ist und der Schichtabstand reduziert wird, ist es nicht einfach, den Abstand zwischen der Hauptstromversorgung und der Bodenschicht zu steuern, um klein zu sein. Vergleicht man die erste Regelung mit der zweiten, werden die Kosten der zweiten Regelung stark steigen. Daher wählen wir in der Regel die erste Option beim Stapeln. Folgen Sie beim Entwerfen der 20H-Regel und dem Spiegelschichtregelentwurf

2.4 Stapel achtschichtiger Bretter; keine Registrierung erforderlich

Achtschichtige Bretter verwenden normalerweise die folgenden drei Stapelmethoden

2.4.1 Dies ist keine gute Laminierungsmethode aufgrund der schlechten elektromagnetischen Absorption und der großen Stromversorgungsimpedanz. Seine Struktur ist wie folgt:

1 Signal 1 Bauteiloberfläche, Microstrip Verdrahtungsschicht

2 Signal 2 interne Mikrostreifen Verdrahtungsschicht, bessere Verdrahtungsschicht (X-Richtung)

3 Boden

4 Signal 3 Stripline Routing Layer, bessere Routing Layer (Y Richtung)

5 Signal 4 Stripline Routing Layer

6-Leistung

7 Signal 5 interne Microstrip Verdrahtungsschicht

8 Signal 6 Microstrip Trace Layer

2.4.2 ist eine Variante der dritten Stapelmethode. Aufgrund der Zugabe der Referenzschicht hat es eine bessere EMI-Leistung, und die charakteristische Impedanz jeder Signalschicht kann gut gesteuert werden.

1 Signal 1 Bauteiloberfläche, Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

2 Bodenschicht, gute elektromagnetische Wellenabsorptionsfähigkeit

3 Signal 2 Stripline Routing Layer, gute Routing Layer

Leistungsschicht 4, die ausgezeichnete elektromagnetische Absorption mit der Bodenschicht unten bildet

5 Boden

6 Signal 3 Stripline Routing Layer, gute Routing Layer

7 Power Erdungsschicht, mit großer Stromversorgungsimpedanz

8 Signal 4 Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

2.4.3 Die beste Stapelmethode, aufgrund der Verwendung von mehrschichtigen Bodenbezugsebenen, hat es eine sehr gute geomagnetische Absorptionskapazität.

1 Signal 1 Bauteiloberfläche, Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

2 Bodenschicht, gute elektromagnetische Wellenabsorptionsfähigkeit

3 Signal 2 Stripline Routing Layer, gute Routing Layer Hochgeschwindigkeits-Download

Leistungsschicht 4, die ausgezeichnete elektromagnetische Absorption mit der Bodenschicht unten bildet

5 Boden

6 Signal 3 Stripline Routing Layer, gute Routing Layer

7 Bodenschicht, gute elektromagnetische Wellenabsorptionsfähigkeit

8 Signal 4 Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

2.5 Zusammenfassung

Wie man wählt, wie viele Schichten von Leiterplatten im Design verwendet werden und wie man sie stapelt, hängt von vielen Faktoren ab, wie Anzahl der Signalnetze auf der Leiterplatte, Gerätedichte, PIN-Dichte, Signalfrequenz, Leiterplattengröße usw. Wir müssen diese Faktoren umfassend berücksichtigen. Für je mehr Signalnetze, je größer die Gerätedichte, desto größer die PIN-Dichte und je höher die Signalfrequenz, sollte das mehrschichtige Board-Design so weit wie möglich verwendet werden. Um eine gute EMI-Leistung zu erzielen, ist es am besten sicherzustellen, dass jede Signalschicht eine eigene Referenzschicht hat.

PCB Stack Referenz:

Schicht 2 S1 und Boden, S2 und Strom

4-Lagen S1, Boden, Strom, S2

6-Lagen S1, S2, Boden, Leistung, S3, S4

6-Lagen S1, Boden, S2, S3, Leistung, S4

6-Lagen S1, Netzteil, Masse, S2, Masse, S3

8-Lagen S1, S2, Boden, S3, S4, Leistung, S5, S6

8 Schichten S1, Boden, S2, Boden, Energie, S3, Boden, S4

10-Lagen S1, Masse, S2, S3, Masse, Leistung, S4, S5, Masse, S6

10 Schichten S1, S2, Leistung, Masse, S3, S4, Masse, Leistung, S5, S6