Technologie PCB - Principes à respecter dans la conception de stratifiés PCB

Lors de la conception d'une PCB (carte de circuit imprimé), l'une des questions les plus fondamentales à prendre en considération est le nombre de couches de câblage, de plans de masse et de plans d'alimentation nécessaires pour réaliser les fonctions requises par le circuit, et les couches de câblage, de plans de masse et d'alimentation de la carte de circuit imprimé La détermination du nombre de couches du plan est liée à des exigences telles que la fonction du circuit, l'intégrité du signal, l'IME, la CEM et le coût de fabrication. Pour la plupart des conceptions, il existe de nombreuses exigences contradictoires dans les exigences de performance des PCB, le coût cible, la technologie de fabrication et la complexité du système. La conception du stratifié PCB est généralement déterminée par un compromis après avoir pris en compte divers facteurs. Les circuits numériques à haute vitesse et les circuits radio adoptent généralement des conceptions de cartes multi-couches.

Les 8 principes auxquels il faut prêter attention dans la conception en cascade sont énumérés ci-dessous:

1.Stratification

Dans un PCB multicouche, il contient généralement une couche de signal (s), un plan d'alimentation (p) et un plan de masse (GNd). Le plan d'alimentation et le plan de masse sont généralement des plans pleins sans division. Ils fourniront un bon chemin de retour de courant à faible impédance pour les courants des traces de signal adjacentes. Les couches de signal sont situées principalement entre ces couches de plan d'alimentation ou de référence de masse formant des lignes à ruban symétriques ou des lignes à ruban asymétriques. Les couches supérieure et inférieure des PCB multicouches sont généralement utilisées pour placer des composants et un petit nombre de traces. Ces traces de signaux ne doivent pas être trop longues pour réduire le rayonnement direct généré par les traces.

2.Déterminer le plan de référence de puissance unique (plan de puissance)

L'utilisation de condensateurs de découplage est une mesure importante pour résoudre l'intégrité de l'alimentation. Les condensateurs de découplage ne peuvent être placés que sur les couches supérieure et inférieure du PCB. Les traces, les Plots et les Vias de la capacité de découplage affecteront sérieusement l'effet de la capacité de découplage. Cela nécessite que les traces de connexion des condensateurs de découplage lors de la conception soient aussi courtes et larges que possible, et que les fils électriques connectés aux Vias restent aussi courts que possible. Par exemple, dans un circuit numérique à grande vitesse, vous pouvez placer un condensateur de découplage sur la couche supérieure du PCB, attribuer une deuxième couche à un circuit numérique à grande vitesse, tel qu'un processeur, comme couche d'alimentation, utiliser une troisième couche comme couche de signal et utiliser une quatrième couche comme couche de signal. Configuré pour la mise à la terre du circuit numérique à haute vitesse.

En outre, essayez de vous assurer que les traces de signal pilotées par le même dispositif numérique à haute vitesse utilisent la même couche d'alimentation que le plan de référence, et que cette couche d'alimentation est la couche d'alimentation du dispositif numérique à haute vitesse.

3.Déterminer le plan de référence multi-puissance

Le plan de référence multi-puissance sera divisé en plusieurs zones physiques à différentes tensions. Si la couche de signal est proche de la couche d'alimentation multi-alimentation, le courant de signal sur la couche de signal à proximité rencontrera un chemin de retour indésirable, provoquant des lacunes dans le chemin de retour. Pour les signaux numériques à grande vitesse, cette conception de chemin de retour déraisonnable peut causer de graves problèmes, il est donc nécessaire que le câblage du signal numérique à grande vitesse soit loin du plan de référence multi-puissance.

4.Déterminer plusieurs plans de référence au sol (plans au sol)

Plusieurs plans de référence de masse (plans de masse) peuvent fournir un bon chemin de retour de courant à faible impédance, ce qui peut réduire le mode commun eml. Le plan de masse et le plan d'alimentation doivent être étroitement couplés et la couche de signal doit également être étroitement couplée au plan de référence adjacent. Ceci peut être réalisé en réduisant l'épaisseur du milieu intercalaire.

5. Combinaison raisonnable de câblage de conception

Les deux couches couvertes par un chemin de signal sont appelées "combinaison de câblage". La meilleure conception de combinaison de câblage est d'éviter que le courant de retour circule d'un plan de référence à un autre, mais d'un point (surface) d'un plan de référence à un autre point (surface). Pour compléter le câblage complexe, la conversion de couche en couche des traces est inévitable. Lors de la commutation entre couches de signal, assurez-vous que le courant de retour peut circuler en douceur d'un plan de référence à un autre. Dans une conception, il est raisonnable d'utiliser des couches adjacentes comme combinaison de câblage. Si un chemin de signal doit couvrir plusieurs couches, il n'est généralement pas raisonnable de l'utiliser comme combinaison de câblage, car un chemin à travers plusieurs couches n'est pas lisse pour le courant de retour. Bien qu'il soit possible de réduire le rebond au sol en plaçant des condensateurs de découplage près des vias ou en réduisant l'épaisseur du diélectrique entre les plans de référence, ce n'est pas une bonne conception.

6.Set la direction du câblage

Sur la même couche de signal, il faut veiller à ce que la plupart des directions de câblage soient cohérentes et orthogonales à la direction de câblage des couches de signal adjacentes. Par example, la direction du câblage d'une couche de signal peut être définie comme la direction "axe Y", et la direction du câblage d'une autre couche de signal adjacente peut être définie comme la direction "axe X".

7.Adoptez la structure de couche numérotée paire

On peut constater à partir de la pile de PCB conçue que presque toutes les conceptions classiques de pile sont des couches à numéros pairs, pas des couches à numéros impaires. Cette urgence est causée par de nombreux facteurs, comme indiqué ci-dessous.

On comprend par le procédé de fabrication de la carte de circuit imprimé que toutes les couches conductrices de la carte de circuit sont enregistrées sur la couche de noyau. Le matériau de la couche de noyau est généralement un superstrat double face. Lorsque la couche de noyau est entièrement utilisée, la couche conductrice de la carte de circuit imprimé Le nombre est pair.

Les cartes à circuits imprimés à numéros pairs présentent des avantages coûteux. En raison de l'absence d'une couche de diélectrique et de cuivre, le coût de la matière première de la carte de circuit imprimé à numéros impaires est légèrement inférieur au coût de la carte de circuit imprimé à numéros pairs. Cependant, parce que les cartes de circuits imprimés à numéros impaires doivent ajouter un processus de liaison de couche de noyau stratifié non standard sur la base du processus de structure de couche de noyau, le coût de traitement des cartes de circuits imprimés à numéros impaires est considérablement plus élevé que celui des cartes de circuits imprimés à numéros pairs. Par rapport à la structure ordinaire de la couche de noyau, l'ajout de cuivre à la structure de la couche de noyau entraînera une diminution de l'efficacité de production et un cycle de production prolongé. Avant le stratification et le collage, la couche de noyau externe nécessite un traitement supplémentaire, ce qui augmente le risque de rayures et de gravure erronée de la couche externe. Le traitement supplémentaire de la couche extérieure augmentera considérablement le coût de fabrication.

Lorsque la carte de circuit imprimé est dans le processus de collage de circuit multicouche, lorsque les couches internes et externes sont refroidies, différentes tensions de laminage peuvent provoquer la flexion de la carte de circuit imprimé à différents degrés. De plus, avec l'augmentation de l'épaisseur de la carte de circuit imprimé, le risque de flexion d'une carte de circuit imprimé composite à deux structures différentes devient plus grand. Les cartes à numéros impairs sont faciles à plier et les cartes à circuits imprimés à numéros pairs peuvent éviter la flexion des cartes.

Lors de la conception, si un nombre impair de couches est empilé, la méthode suivante peut être utilisée pour augmenter le nombre de couches.

Si la couche d'alimentation pour laquelle la carte de circuit imprimé est conçue est paire et la couche de signal est impaire, la méthode d'ajout d'une couche de signal peut être adoptée. L'ajout d'une couche de signal n'entraîne pas d'augmentation de coût, mais peut réduire le temps de traitement et améliorer la qualité de la carte de circuit imprimé.

Si vous concevez la carte de circuit imprimé avec un nombre impair de couches de puissance et un nombre pair de couches de signal, vous pouvez utiliser la méthode d'ajout d'une couche de puissance. Et une autre méthode simple est d'ajouter une couche de masse au milieu de la pile sans changer d'autres paramètres, c'est-à-dire d'orienter la carte de circuit imprimé sur une couche à numéros impaires d'abord, puis copier une couche de masse au milieu.

Dans les circuits micro-ondes et les circuits à milieu mixte (différentes constantes diélectriques), une couche de signal vide peut être ajoutée près du centre de la pile de cartes de circuit imprimé pour minimiser le déséquilibre de la pile.

8.Considérations de coûts

En termes de coût de fabrication, avec la même surface de PCB, le coût d'une carte de circuit multicouche est définitivement plus élevé que celui d'une carte de circuit monocouche et double couche, et plus il y a de couches, plus le coût est élevé. Mais lorsque l'on considère la réalisation des fonctions de circuit et la miniaturisation des cartes de circuit, et l'assurance de l'intégrité du signal, EMl, CEM et autres indicateurs de performance, les cartes de circuit multi-couches devraient être utilisées autant que possible. Évaluation complète, la différence de coût entre les cartes à circuits multicouches et les cartes à circuits monocouches ne sera pas beaucoup plus élevée que prévu.