Tecnología de PCB - Diseño de múltiples capas de energía

Hay varios problemas potenciales en el diseño de placas de cuatro pisos y placas de cuatro pisos con capas de energía múltiples. En primer lugar, la placa tradicional de cuatro capas con un espesor de 62 milímetros, incluso si la capa de señal está en la capa exterior y la capa de alimentación y la formación de puesta a tierra están en la capa interior, la distancia entre la capa de alimentación y la formación de puesta a tierra sigue siendo demasiado grande. Las siguientes son dos alternativas a los paneles tradicionales de 4 pisos. Ambas soluciones mejoran el rendimiento de inhibición del emi, pero solo para aplicaciones en las que la densidad de componentes en el tablero es lo suficientemente baja y hay suficiente área alrededor del componente (la capa de cobre de la fuente de alimentación necesaria para colocarlo). la primera es la solución preferida. Las capas exteriores de los PCB son capas de tierra, y las dos capas intermedias son capas de señal / fuente de alimentación. La fuente de alimentación en la capa de señal adopta un cableado de línea ancha, lo que puede hacer que la resistencia de la ruta de la corriente de alimentación sea baja y la resistencia de la ruta de MICROSTRIP de la señal también sea baja. Desde el punto de vista del control emi, esta es la mejor estructura de PCB de 4 capas en la actualidad. En la segunda opción, la capa exterior utiliza energía y tierra, y la capa media utiliza señales. En comparación con las placas de cuatro capas tradicionales, la mejora es menor, y la resistencia entre las capas es tan pobre como la de las placas de cuatro capas tradicionales.

Si desea controlar la resistencia del rastro, el esquema de apilamiento anterior debe colocar el rastro muy cuidadosamente debajo de la fuente de alimentación y la isla de cobre de tierra. Además, las Islas de cobre en la fuente de alimentación o formación de tierra deben estar interconectadas en la medida de lo posible para garantizar las conexiones de corriente continua y baja frecuencia.

Si la densidad de los componentes en las placas de 4 capas es relativamente alta, las placas de 6 capas son las mejores. Sin embargo, algunos de los esquemas de apilamiento en el diseño de la placa de seis pisos no son suficientes para proteger el campo electromagnético y tienen poco impacto en la reducción de la señal instantánea del bus de alimentación. A continuación se discuten dos ejemplos. en el primer ejemplo, la fuente de alimentación y la puesta a tierra se encuentran en el segundo y quinto piso, respectivamente. Debido a la alta resistencia de cobre de la fuente de alimentación, es muy desfavorable controlar la radiación EMI de modo común. Sin embargo, este método es muy correcto desde el punto de vista del control de la resistencia de la señal. en el segundo ejemplo, la fuente de alimentación y el suelo se colocan en la tercera y cuarta capas, respectivamente. Este diseño resuelve el problema de la resistencia al cobre de la fuente de alimentación. Debido al bajo rendimiento de blindaje electromagnético de las capas primera y sexta, el EMI de modo diferencial aumentó. Si las dos capas exteriores tienen el menor número de líneas de señal y la longitud del rastro es muy corta (menos de 1 / 20 de la longitud de onda armónica más alta de la señal), este diseño puede resolver el problema del EMI de modo diferencial. Rellene con cobre las áreas de la capa exterior sin componentes y trazas y aterrice las áreas cubiertas de cobre (a intervalos de 1 / 20 de longitud de onda), lo que es particularmente bueno para inhibir el EMI de modo diferencial. Como se mencionó anteriormente, es necesario conectar el área de cobre con múltiples puntos del plano interno de puesta a tierra. el diseño general de placas de seis capas de alto rendimiento suele utilizar las capas primera y sexta como formación de puesta a tierra, y las capas tercera y cuarta para fuentes de alimentación y puesta a tierra. Debido a que hay dos capas de línea de señal de doble MICROSTRIP en el medio entre la capa de potencia y la formación de tierra, la capacidad de inhibición del EMI es muy buena. La desventaja de este diseño es que solo hay dos capas de enrutamiento. Como se mencionó anteriormente, si el rastro externo es corto y el cobre se coloca en una zona sin rastro, el tradicional tablero de seis capas también puede lograr la misma pila. otro diseño de tablero de seis capas es la señal, el suelo, la señal, la fuente de alimentación, el suelo y la señal, que puede lograr el entorno necesario para el diseño avanzado de integridad de la señal. La capa de señal es adyacente a la formación de puesta a tierra, y la capa de potencia y la formación de puesta a tierra son emparejadas. Obviamente, la desventaja es el apilamiento desequilibrado de las capas. esto suele causar problemas en la fabricación. La solución a este problema es llenar todas las áreas en blanco de la tercera capa con cobre. Después de rellenar el cobre, si la densidad de cobre de la tercera capa está cerca de la capa de alimentación o la formación de tierra, la placa no puede considerarse estrictamente como una placa de circuito con equilibrio estructural. El área rellena de cobre debe estar conectada a la fuente de alimentación o al suelo. La distancia entre los agujeros de conexión sigue siendo de 1 / 20 de longitud de onda y puede que no sea necesario conectarse por todas partes, pero debe conectarse en el caso ideal.

La resistencia entre las 10 o 12 capas de la placa de circuito es muy baja debido a que la capa de aislamiento entre las múltiples capas es muy delgada. Mientras no haya problemas con la estratificación y la apilamiento, se puede esperar una buena integridad de la señal. La fabricación de 12 capas con un grosor de 62 miles es más difícil y no hay muchos fabricantes capaces de procesar 12 capas. debido a que siempre hay una capa de aislamiento entre la capa de señal y la capa de anillo, la solución para distribuir 6 capas intermedias en el diseño de 10 capas para cableado de líneas de señal no es La mejor. Además, es importante que la capa de señal sea adyacente a la capa de bucle, es decir, que la placa de circuito esté diseñada como señal, puesta a tierra, señal, fuente de alimentación, puesta a tierra y señal. este diseño proporciona un buen camino para la corriente de la señal y su corriente de bucle. La estrategia de cableado correcta es encadenar en la dirección X en la primera capa, en la dirección y en la Tercera capa, y en la dirección X en la Cuarta capa, y así sucesivamente. intuitivamente, la primera y tercera capas son un par de combinaciones jerárquicas, y la cuarta y séptima capas son un grupo de combinaciones jerárquicas. Y las capas 8 y 10 son el último par de combinaciones jerárquicas. Cuando sea necesario cambiar la dirección de la ruta, la línea de señal de la primera capa debe usar el "agujero" para llegar a la tercera capa y luego cambiar la Dirección. De hecho, puede que no siempre sea posible, pero como concepto de diseño hay que seguirlo en la medida de lo posible. de la misma manera, cuando la dirección del enrutamiento de la señal cambia, debe pasar por el agujero desde las capas 8 y 10 o desde las capas 4 a 7. Este cableado garantiza el acoplamiento más estrecho entre la ruta positiva de la señal y el bucle. Por ejemplo, si la señal se encamina en el primer nivel, el bucle en el segundo nivel y solo en el segundo nivel, la señal en el primer nivel se transmite al tercer nivel a través del "agujero". ¿El bucle sigue en la segunda capa para mantener las características de baja inducción, gran capacidad y buen rendimiento de blindaje electromagnético. ¿ qué pasa si el cableado real no es así? Por ejemplo, la línea de señal en la primera capa pasa por el agujero a través hasta la décima capa. En este momento, la señal del bucle debe encontrar el plano de tierra desde la capa 9, y la corriente del bucle debe encontrar el suelo más cercano a través (por ejemplo, el pin de tierra de la resistencia o el capacitor). Si por casualidad hay un pasaje así cerca, tienes mucha suerte. Si no hay un agujero de paso tan cercano, el inductor se hace más grande, el capacitor se reduce y el EMI definitivamente aumentará. cuando el cable de señal debe salir del par actual de capas de cableado a otras capas de cableado a través del agujero de paso, el agujero de paso de tierra debe colocarse cerca del agujero de paso para que La señal de anillo pueda volver sin problemas a la formación de suelo adecuada. Para la combinación de capas 4 y 7, el bucle de señal regresará de la capa de potencia o de la formación de tierra (es decir, la capa 5 o 6), ya que el acoplamiento capacitivo entre la capa de potencia y la formación de tierra es bueno y la señal es fácil de transmitir.

Diseño de varias capas de energía si las dos capas de energía de la misma fuente de tensión necesitan producir una gran corriente, la placa de circuito debe organizarse en dos grupos de capas de energía y capas de tierra. En este caso, la capa aislante se coloca entre cada par de capas de alimentación y la formación de tierra. De esta manera, obtenemos dos pares de autobuses de energía con igual resistencia, que dividen la tensión de la corriente que esperamos. Si la apilamiento de las capas de alimentación provoca una resistencia desigual, el convertidor será desigual, el voltaje transitorio será mucho mayor y el EMI aumentará drásticamente. si hay varios valores diferentes de voltaje de alimentación en la placa de circuito, se necesitarán varias capas de alimentación en consecuencia. Recuerde crear sus propias fuentes de alimentación emparejadas y formaciones de tierra para diferentes fuentes de alimentación. En ambos casos anteriores, al determinar la ubicación de las capas de alimentación emparejadas y las formaciones de tierra en la placa de circuito, recuerde los requisitos del fabricante para la estructura de equilibrio.