Technologie PCB - Principe de sélection et d'empilement des couches PCB

Avant de concevoir une carte PCB multicouche, les concepteurs doivent d'abord déterminer la structure de la carte utilisée en fonction de la taille du circuit, de la taille de la carte et des exigences de compatibilité électromagnétique (CEM), c'est - à - dire décider d'utiliser une carte à 4, 6 ou plusieurs couches. Après avoir déterminé le nombre de couches, on détermine où se trouvent les couches électriques internes et comment les différents signaux sont distribués sur ces couches. C'est le choix de la structure empilée multicouche PCB. La structure empilée est un facteur important affectant les performances EMC de la carte PCB et un moyen important de supprimer les interférences électromagnétiques.

Principe de sélection et de superposition du nombre de couches

Il existe de nombreux facteurs à prendre en compte lors de la détermination de la structure stratifiée d'un PCB multicouche. Du point de vue du câblage, plus il y a de couches, meilleur est le câblage, mais le coût et la difficulté de la fabrication de panneaux augmentent également. Pour les fabricants, si la structure stratifiée est symétrique ou non est un point important à prendre en compte lors de la fabrication d'une carte PCB, de sorte que le choix du nombre de couches doit tenir compte de tous les aspects des besoins pour un équilibre optimal.

Pour les concepteurs expérimentés, après avoir terminé la pré - disposition des composants, ils se concentreront sur l'analyse des goulots d'étranglement du câblage PCB.

Analyse de la densité de câblage de la carte en combinaison avec d'autres outils EDA; Ensuite, synthétiser le nombre et le type de lignes de signal avec des exigences de câblage spéciales, telles que les lignes différentielles, les lignes de signal sensibles, etc., déterminer le nombre de couches de signal; Le nombre de couches électriques internes est ensuite déterminé en fonction du type d'alimentation, des exigences d'isolation et d'anti - brouillage. De cette façon, on détermine essentiellement le nombre de couches de l'ensemble de la carte.

Après avoir déterminé le nombre de couches de la carte, la tâche suivante consiste à organiser rationnellement l'ordre de placement des circuits de chaque couche. Les deux principaux facteurs à prendre en compte dans cette étape sont les suivants.

(1) distribution des couches de signal spéciales.

(2) distribution de la couche d'alimentation et de la couche de mise à la terre.

Si plus il y a de couches sur une carte PCB, plus il y a de types de couches de signal spéciales, de couches de terre et de couches d'alimentation qui sont arrangées et combinées. Plus il est difficile de déterminer quelle combinaison est la meilleure, mais les principes généraux sont les suivants.

(1) la couche de signal doit être adjacente à la couche électrique interne (alimentation électrique interne / couche de terre) et le grand film de cuivre de la couche électrique interne est utilisé pour protéger la couche de signal.

(2) la couche de puissance interne et la couche de terre doivent être étroitement couplées, c’est - à - dire que l’épaisseur du milieu entre la couche de puissance interne et la couche de terre doit être faible pour augmenter la capacité entre la couche de puissance et la couche de terre et augmenter la fréquence de résonance. L'épaisseur du média entre la couche d'alimentation interne et la couche de terre peut être définie dans le Layer Stack manager de Protel. Sélectionnez la commande [Design] / [Layer Stack Manager ¦], le système éjecte la boîte de dialogue Layer Stack Manager, double - cliquez sur le texte PREPREG avec la souris, éjectez la boîte de dialogue. Vous pouvez modifier l'épaisseur de la couche isolante dans l'option épaisseur de la boîte de dialogue.

Si la différence de potentiel entre l'alimentation et la ligne de masse est faible, une épaisseur de couche isolante plus faible, par exemple 5 Mil (0127 mm), peut être utilisée.

(3) la couche de transmission de signal à grande vitesse dans le circuit devrait être la couche intermédiaire de signal et être prise en sandwich entre les deux couches électriques internes. De cette manière, les films de cuivre des deux couches électriques internes peuvent fournir un blindage électromagnétique pour la transmission de signaux à grande vitesse tout en limitant efficacement le rayonnement des signaux à grande vitesse entre les deux couches électriques internes sans provoquer de perturbations extérieures.

(4) Évitez que les deux couches de signal soient directement adjacentes. Il est facile d'introduire une diaphonie entre les couches de signal adjacentes, ce qui entraîne une défaillance fonctionnelle du circuit. L'ajout d'un plan de masse entre les deux couches de signal permet d'éviter efficacement la diaphonie.

(5) plusieurs couches électriques internes mises à la terre peuvent réduire efficacement l'impédance de mise à la terre. Par example, les couches de signal a et de signal B utilisent des plans de masse distincts, ce qui peut réduire efficacement les interférences de mode commun.

(6) tenir compte de la symétrie de la structure des couches.

Structure d'empilement couramment utilisée

L'exemple suivant utilise un panneau à 4 couches pour illustrer comment optimiser la disposition et la combinaison de différentes structures de laminage de PCB.

Il existe plusieurs méthodes d'empilage (de haut en bas) pour les panneaux à 4 couches couramment utilisés.

(1) siganl [1] (en haut), GNd [1] (en intérieur), Power [2] (en intérieur), siganl [2] (en bas).

(2) siganl [1] (en haut), Power [1] (en intérieur), GNd [2] (en intérieur), siganl [2] (en bas).

(3) Power (alimentation) (en haut), siganl [1] (interne [1]), GNd [2] (interne [2]) et siganl [2] (en bas).