Leiterplattentechnisch - Welche Regeln sollten beim PCB Stack Design befolgt werden

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 Erdungsschicht sollten einen Mindestabstand beibehalten, um eine größere Kopplungskapazität bereitzustellen;

Im Folgenden wird der Stapel von zweilagigem Brett bis achtlagigem Brett zum Beispiel erläutert:

1. Stapeln der einseitigen Leiterplatte und doppelseitige Leiterplatte Brett

Bei Zweischichtplatten besteht aufgrund der geringen Schichtzahl kein Laminierungsproblem mehr. Die Steuerung der EMI-Strahlung wird hauptsächlich von der Verkabelung und dem Layout betrachtet;

Was sind die Regeln für PCB Stack Design

Die Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit von Ein- und Doppelschichtplatten werden immer deutlicher. Der Hauptgrund für dieses Phänomen ist, dass der Signalschleifenbereich zu groß ist, was nicht nur starke elektromagnetische Strahlung produziert, sondern auch die Schaltung empfindlich gegenüber externen Störungen macht. Um die elektromagnetische Verträglichkeit des Schaltkreises zu verbessern, besteht der einfachste Weg darin, den Schleifenbereich 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 neben den Schlüsselsignaldraht, 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 Massedraht neben dem Signaldraht hinzugefügt wird, wird eine Schleife mit der kleinsten Fläche gebildet, und der Signalstrom nimmt definitiv diese Schleife anstelle anderer Massedrahtpfade.

3) Wenn es sich um eine zweischichtige Leiterplatte handelt, können Sie einen Erdungskabel entlang des Signaldrahtes auf der anderen Seite der Leiterplatte unmittelbar unterhalb des Signaldrahtes verlegen, 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.

Zwei- und Vierschichtlaminate

1. SIG-GND(PWR)-PWR(GND)-SIG; 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 Impedanzsteuerung, Zwischenschichtkupplung und Abschirmung ist; Insbesondere reduziert der große Abstand zwischen den Leistungserdungsebenen 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 zur Absorption und Unterdrückung von Strahlung förderlich ist; Erhöhung der Board-Fläche, um die 20H-Regel widerzuspiegeln.

Für die zweite Regelung, it is usually used when the chip density on the board is low enough and there is enough area around the chip (place the required power copper layer). In dieser Regelung, Die äußeren Schichten der Leiterplatte sind alle Erdschichten, und die mittleren beiden Schichten sind Signal/Leistungsschichten. Die Stromversorgung auf der Signalschicht wird mit einer breiten Leitung geführt, die Wegimpedanz des Netzteilstroms niedrig machen kann, und die Impedanz des Signalmikrostreifenpfades ist auch niedrig, und die Signalstrahlung der inneren Schicht kann auch durch die äußere Schicht abgeschirmt werden. Aus Sicht der WWI-Kontrolle, das ist das Beste 4-lagige Leiterplatte Struktur verfügbar.

Hinweis: Die mittleren zwei Schichten von Signal- und Leistungsgemixten sollten getrennt werden, und die Verdrahtungsrichtung sollte vertikal sein, um Übersprechen zu vermeiden; Der Boardbereich sollte entsprechend der 20H-Regel ordnungsgemäß kontrolliert werden; Wenn Sie die Verdrahtungsimpedanz steuern möchten, sollte die obige Lösung sehr vorsichtig sein, um die Verdrahtung anzuordnen Pflasteren Sie das Kupfer unter der Stromversorgung und Masse. Darüber hinaus sollte das Kupfer auf der Stromversorgung oder Erdungsschicht so weit wie möglich miteinander verbunden sein, um Gleich- und Niederfrequenzanbindung zu gewährleisten.

Dreischichtiges Laminat

Für den Entwurf mit höherer Chipdichte und höherer Taktfrequenz sollte das Design einer 6-Lagenplatte in Betracht gezogen werden, und die Stapelmethode wird empfohlen:

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 Bodenschicht, die Leistungsschicht und die Bodenschicht sind gekoppelt, jede. Die Impedanz der Spurenschicht kann besser kontrolliert werden, und beide Bodenschichten können Magnetfeldlinien gut absorbieren. Und wenn die Stromversorgung und die Masseschicht intakt sind, kann es einen besseren Rückweg für jede Signalschicht bieten.

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 hat alle Vorteile der oberen Laminierung und solche oberen und unteren Schichten. Die Grundebene ist relativ vollständig und kann als bessere Abschirmschicht verwendet werden. 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.

Stapeln von vier- und achtlagigen Brettern

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

1. Signal1 Bauteiloberfläche, Mikrostreifen Verdrahtungsschicht

2. Signal2 interne Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht, bessere Verdrahtungsschicht (X-Richtung)

3.Boden

4. Signal3 Stripline Routing Layer, bessere Routing Layer (Y Richtung)

5.Signal4 Stripline Routing Layer

6.Leistung

7. Signal5 interne Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht

8.Signal6 Microstrip Trace Layer

2. Es 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. Signal1 Bauteiloberfläche, Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

2. Bodenschicht, bessere elektromagnetische Wellenabsorptionskapazität

3. Signal2 Streifen Linie Routing Schicht, gute Routing Schicht

4. Leistungsschicht und die Bodenschicht darunter bilden ausgezeichnete elektromagnetische Absorption 5. Bodenschicht

6. Signal3 Stripline Routing Layer, gute Routing Layer

7. Leistungsschicht, mit großer Leistungsversorgungsimpedanz

8.Signal4 Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

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

1. Signal1 Bauteiloberfläche, Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

2. Bodenschicht, bessere elektromagnetische Wellenabsorptionskapazität

3. Signal2 Streifen Linie Routing Schicht, gute Routing Schicht

4. Leistungsschicht und die Bodenschicht darunter bilden ausgezeichnete elektromagnetische Absorption 5. Bodenschicht

6. Signal3 Stripline Routing Layer, gute Routing Layer

7. Bodenschicht, bessere elektromagnetische Wellenabsorptionskapazität

8.Signal4 Microstrip Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht

Wie viele Lagen von Brettern werden für PCB-Design und welche Methode des Stapelns verwendet wird, hängt von vielen Faktoren ab, wie der Anzahl der Signalnetze auf der Platine, Gerätedichte, PIN-Dichte, Signalfrequenz, Brettgröße und so weiter. Wir müssen diese Faktoren umfassend berücksichtigen.. Für die mehr Signalnetze, je größer die Gerätedichte, je größer die PIN-Dichte, und je höher die Signalfrequenz, Das mehrschichtige Board Design sollte so weit wie möglich verwendet werden. Um eine gute EMI-Leistung zu erzielen, Es ist am besten sicherzustellen, dass jede Signalschicht eine eigene Referenzschicht hat.