Technologie PCB - PCB board Stack référence

PCB board Stack référence

Définition du terme: SIG: Signal Layer; GNd: couche de terre; PWR: couche de puissance;

La disposition empilée de la carte est la base de la conception globale du système PCB. Si la conception de stratifié est défectueuse, elle finira par affecter les performances EMC de la machine entière.

En général, une conception stratifiée doit respecter deux règles:

1. Chaque couche de câblage doit avoir une couche de référence adjacente (couche d'alimentation ou couche de mise à la terre);

2. La couche d'alimentation principale adjacente et la couche de mise à la terre doivent être maintenues à une distance minimale pour fournir une plus grande capacité de couplage;

L'empilement de deux à dix couches de panneaux est le suivant:

2.1 empilage de plaques simples et doubles;

Pour les panneaux à double couche, il n'y a plus de problème de laminage car le nombre de couches est faible. Le contrôle du rayonnement EMI est principalement considéré en termes de câblage et de disposition; Les problèmes de compatibilité électromagnétique des plaques monocouches et des plaques bicouches sont de plus en plus importants. La principale cause de ce phénomène est la surface excessive de la boucle de signal, qui produit non seulement un rayonnement électromagnétique intense, mais rend également le circuit sensible aux perturbations extérieures. Pour améliorer la compatibilité électromagnétique du circuit, le moyen le plus simple est de réduire la surface de boucle du signal critique.

Signaux critiques: du point de vue de la compatibilité électromagnétique, les signaux critiques se réfèrent principalement aux signaux qui génèrent un rayonnement intense et aux signaux sensibles au monde extérieur. Les signaux susceptibles de générer un rayonnement intense sont généralement des signaux périodiques, par example des signaux d'ordre inférieur d'horloge ou d'adresse. Les signaux sensibles aux interférences sont des signaux analogiques de niveau inférieur.

Les plaques simples et doubles sont généralement utilisées pour les conceptions analogiques à basse fréquence jusqu'à 10khz:

1 les traces d'alimentation sur une même couche sont câblées radialement et la longueur totale de la ligne est minimisée;

2 lorsque vous utilisez le cordon d'alimentation et le fil de terre, ils doivent être proches l'un de l'autre; Placez le fil de terre sur un côté de la ligne de signal de la clé, qui doit être aussi proche que possible de la ligne de signal. De cette manière, une zone de boucle plus petite est formée et la sensibilité du rayonnement de mode différentiel aux perturbations extérieures est réduite. Lorsque vous ajoutez une ligne de masse à côté de la ligne de signal, une boucle de la plus petite surface est formée et le courant de signal va certainement prendre cette boucle et pas les autres lignes de masse.

3 s'il s'agit d'une carte à double couche, vous pouvez poser un fil de terre juste en dessous de la ligne de signal le long de la ligne de signal de l'autre côté de la carte, le premier fil doit être aussi large que possible. L'aire de boucle ainsi formée est égale à l'épaisseur de la carte multipliée par la longueur de la ligne de signal.

2.2 empilement de quatre couches de panneaux;

Méthode d'empilement recommandée:

2.2.1 sigles ¼ GNd (PWR) ï ¼ PWR (GNd) ï 1 / 4 sigles;

2.2.2 gndï SIG (PWR) ï SIG (PWR) ï 1 / 4 GNd;

Pour les deux conceptions de stratifié ci - dessus, le problème potentiel est l'épaisseur de plaque traditionnelle de 1,6 mm (62 mil). L'espacement des couches deviendra très important, ce qui n'est pas seulement préjudiciable au contrôle de l'impédance, du couplage inter - couches et du blindage; En particulier, l'écartement important entre les plans de masse d'alimentation diminue la capacité de la carte et n'est pas favorable au filtrage du bruit.

Pour le premier schéma, il est généralement appliqué dans le cas où il y a plus de puces sur la carte. Ce schéma permet d'obtenir de meilleures performances si, mais n'est pas très bon pour les performances EMI. Il est principalement contrôlé par le câblage et d'autres détails. Remarque principale: la couche de terre est placée sur la couche de connexion de la couche de signal la plus dense en signaux, favorisant l'absorption et la suppression du rayonnement; Augmentez la surface de la plaque pour refléter la règle 20h.

Pour la deuxième solution, il est généralement utilisé dans des endroits où la densité de puce sur la carte est suffisamment faible et il y a une surface suffisante autour de la puce (la couche de cuivre d'alimentation requise est placée). Dans ce schéma, les couches externes du PCB sont toutes des couches de terre et les deux couches intermédiaires sont des couches de signal / alimentation. L'alimentation sur la couche de signal utilise un câblage de ligne large, ce qui peut rendre l'impédance du trajet du courant d'alimentation plus faible, l'impédance du trajet microruban du signal est également plus faible, et le rayonnement du signal de la couche interne peut également être masqué par la couche externe. Du point de vue du contrôle EMI, c'est la meilleure structure de PCB à 4 couches actuellement disponible. Remarque principale: la distance entre les deux couches intermédiaires de la couche de mélange de signal et de puissance doit être élargie et la direction de câblage doit être verticale pour éviter la diaphonie; La surface de la plaque doit être contrôlée de manière appropriée pour refléter la règle 20h; Si l'impédance de câblage doit être contrôlée, les solutions ci - dessus doivent être très soigneusement disposées sous des îlots de cuivre pour l'alimentation et la mise à la terre. En outre, le cuivre sur l'alimentation ou la couche de mise à la terre doit être interconnecté autant que possible pour assurer les connexions DC et basse fréquence.

2.3 empilement de six couches de panneaux;

Pour une conception avec une densité de puce plus élevée et une fréquence d'horloge plus élevée, la conception du panneau à 6 couches doit être considérée

Méthode d'empilement recommandée:

2.3.1 Sigma ¼ gndï¼ Sigma ¼ pwrï¼;

Avec ce schéma, un tel schéma d'empilement permet d'obtenir une meilleure intégrité du signal, la couche de signal étant adjacente à la couche de terre, la couche de puissance et la couche de terre étant appariées, l'impédance de chaque couche de câblage pouvant être mieux contrôlée et les deux couches permettant une bonne absorption des lignes de champ magnétique. Il peut fournir un meilleur chemin de retour pour chaque couche de signal lorsque les couches d'alimentation et de mise à la terre sont intactes.

2.3.2 gndï¼ sigï¼;

Avec une telle solution, qui n'est applicable que si la densité de dispositifs n'est pas très élevée, un tel empilement présente tous les avantages d'un empilement supérieur et les couches de terre des couches supérieure et inférieure sont relativement complètes et peuvent être utilisées comme un meilleur blindage. Il est à noter que la couche de puissance doit être proche des couches qui ne sont pas la surface du composant principal, car le plan de la couche inférieure sera plus complet. Les performances EMI sont donc supérieures à celles de la première solution.

Résumé: pour un schéma à six couches, la distance entre la couche d'alimentation et la couche de terre doit être minimisée pour obtenir un bon couplage d'alimentation et de terre. Cependant, bien que l'épaisseur de la plaque soit de 62 mil et que l'espacement des couches soit réduit, il n'est pas facile de contrôler l'espacement entre l'alimentation principale et la couche de terre. En comparant le premier programme avec le deuxième, le coût du deuxième programme augmentera considérablement. Par conséquent, nous choisissons généralement la première option lorsque nous empilons. Lors de la conception, suivez la règle 20h et la conception de la couche miroir

2.4 empilement de huit couches de panneaux; Aucune inscription requise

Les panneaux à huit couches utilisent généralement les trois méthodes d'empilement suivantes

2.4.1 ce n'est pas une bonne méthode de laminage en raison de la mauvaise absorption électromagnétique et de la grande impédance d'alimentation. Sa structure est la suivante:

1 signal 1 surface de l'élément, couche de câblage microruban

2 signaux 2 couche de câblage microruban interne, meilleure couche de câblage (direction X)

3 Mise à la terre

4 signaux 3 couche de câblage de bande, meilleure couche de câblage (Direction y)

5 signaux 4 bandes avec couche de câblage

6 puissance

7 signaux 5 couche interne de câblage microruban

8 signaux 6 couche de trace microruban

2.4.2 est une variante de la troisième méthode d'empilement. Il a de meilleures performances EMI grâce à l'ajout de la couche de référence et permet un bon contrôle de l'impédance caractéristique de chaque couche de signal.

1 signal 1 surface de l'élément, couche de câblage microruban, bonne couche de câblage

2 strates avec une bonne capacité d'absorption des ondes électromagnétiques

3 signal 2 ruban couche de câblage, bonne couche de câblage

4 couche de puissance, formant une bonne absorption électromagnétique avec la couche de terre ci - dessous

5 Mise à la terre

6 signal 3 ruban couche de câblage, bonne couche de câblage

7 couche de mise à la terre de puissance, grande impédance de puissance

8 signaux 4 couche de câblage microruban, bonne couche de câblage

2.4.3 méthode de superposition optimale avec une très bonne capacité d'absorption géomagnétique grâce à l'utilisation de plans de référence terrestres multicouches.

1 signal 1 surface de l'élément, couche de câblage microruban, bonne couche de câblage

2 strates avec une bonne capacité d'absorption des ondes électromagnétiques

3 signal 2 ruban couche de câblage, bonne couche de câblage haute vitesse télécharger

4 couche de puissance, formant une bonne absorption électromagnétique avec la couche de terre ci - dessous

5 Mise à la terre

6 signal 3 ruban couche de câblage, bonne couche de câblage

7 strates avec une bonne capacité d'absorption des ondes électromagnétiques

8 signaux 4 couche de câblage microruban, bonne couche de câblage

2.5 Généralités

Comment choisir combien de couches à utiliser dans la conception et comment les empiler dépend de nombreux facteurs tels que le nombre de réseaux de signaux sur la carte, la densité de l'équipement, la densité du code PIN, la fréquence du signal, la taille de la carte, etc. nous devons considérer ces facteurs de manière globale. Pour les cas où il y a plus de réseaux de signaux, plus de densité d'équipement, plus de densité de code PIN et plus de fréquence de signal, une conception multicouche doit être utilisée dans la mesure du possible. Pour obtenir de bonnes performances EMI, il est préférable de s'assurer que chaque couche de signal a sa propre couche de référence.

PCB Stack référence:

Couche 2 S1 et mise à la terre, s2 et alimentation

4 couches S1, mise à la terre, alimentation, s2

6 couches S1, s2, mise à la terre, alimentation, S3, S4

6 couches S1, mise à la terre, s2, S3, alimentation, S4

6 couches S1, alimentation, sol, s2, sol, S3

8 couches S1, s2, mise à la terre, S3, S4, alimentation, S5, S6

8 couches S1, sol, s2, sol, alimentation, S3, sol, S4

10 couches S1, sol, s2, S3, sol, alimentation, S4, S5, sol, S6

10 couches S1, s2, alimentation, mise à la terre, S3, S4, alimentation, S5, S6