PCB Tecnico - Fabbrica di circuiti stampati: metodo di progettazione laminato di uno a otto strati di circuiti stampati

Fabbrica di circuiti stampati: metodo di progettazione laminato di uno a otto strati di circuiti stampati

La disposizione di impilamento della fabbrica di circuiti stampati è la base dell'intero design del sistema della scheda multistrato PCB. Se il design laminato è difettoso, alla fine influenzerà le prestazioni EMC di tutta la macchina. In generale, il design laminato deve rispettare due regole: 1. Ogni strato di cablaggio deve avere uno strato di riferimento adiacente (strato di potenza o di terra); In secondo luogo, lo strato di potenza principale adiacente e lo strato di terra dovrebbero essere tenuti a una distanza minima per fornire una capacità di accoppiamento più grande; Gli stackup da una scheda PCB a uno strato a un circuito stampato a otto strati sono elencati di seguito: (1) scheda di circuito monofacciale e stack di circuiti stampati bifacciali Per schede bifacciali, a causa del piccolo numero di strati, non c'è più un problema di laminazione. Il controllo delle radiazioni EMI è considerato principalmente dal cablaggio e dalla disposizione; Il problema di compatibilità elettromagnetica dei circuiti stampati monostrato e dei circuiti stampati bifacciali sta diventando sempre più evidente. La ragione principale di questo fenomeno è che l'area del loop del segnale è troppo grande, il che non solo produce forti radiazioni elettromagnetiche, ma rende anche il circuito sensibile alle interferenze esterne. Per migliorare la compatibilità elettromagnetica del circuito, il modo più semplice è ridurre l'area loop del segnale chiave. Segnale chiave: Dal punto di vista della compatibilità elettromagnetica, il segnale chiave si riferisce principalmente al segnale che produce forti radiazioni e al segnale che è sensibile al mondo esterno. Il segnale che può generare forti radiazioni è generalmente un segnale periodico, come un segnale di basso ordine di un orologio o di un indirizzo. I segnali sensibili alle interferenze sono segnali analogici con livelli inferiori. Le schede a singolo e doppio strato sono solitamente utilizzate in progetti analogici a bassa frequenza inferiori a 10KHz: 1. Le tracce di potenza sullo stesso strato sono instradate radialmente e la lunghezza totale delle linee è ridotta al minimo; 2. quando i cavi di alimentazione e di terra sono collegati, dovrebbero essere vicini l'uno all'altro; Posizionare un cavo di terra accanto al cavo di segnale chiave, e questo cavo di terra dovrebbe essere il più vicino possibile al cavo di segnale. In questo modo, si forma un'area loop più piccola e si riduce la sensibilità della radiazione in modo differenziale alle interferenze esterne. Quando un cavo di massa viene aggiunto accanto al cavo di segnale, si forma un loop con l'area più piccola e la corrente del segnale prenderà sicuramente questo loop invece di altri fili di terra. 3. se è un circuito stampato a doppio strato, è possibile posizionare un cavo di terra lungo la linea del segnale dall'altro lato del circuito stampato, immediatamente sotto la linea del segnale e rendere la prima linea il più ampia possibile. L'area del loop formata in questo modo è uguale allo spessore del circuito stampato moltiplicato per la lunghezza della linea del segnale. (2) Impilazione dei circuiti stampati a quattro strati Metodo di impilamento raccomandato: 1. SIGGND(PWR)－PWR(GND)－SIG; 2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND; Per i due progetti di stack di cui sopra, il problema potenziale è lo spessore tradizionale della scheda da 1,6 mm (62mil). La spaziatura dello strato diventerà molto grande, che non è solo sfavorevole per controllare l'impedenza, l'accoppiamento tra strati e la schermatura; In particolare la grande distanza tra i piani di terra di potenza riduce la capacità della scheda e non favorisce il filtraggio del rumore. Per il primo schema, di solito viene applicato alla situazione in cui ci sono più chip sul tabellone. Questo schema può ottenere prestazioni SI migliori, che non è molto buono per le prestazioni EMI. È controllato principalmente da cablaggio e altri dettagli. Attenzione principale: Lo strato di terra è posto sullo strato di collegamento dello strato di segnale con il segnale più denso, che è utile per assorbire e sopprimere la radiazione; aumentare l'area del consiglio per riflettere la regola 20H.

Per la seconda soluzione, di solito viene utilizzato quando la densità del chip sulla scheda è abbastanza bassa e c'è abbastanza area intorno al chip (posizionare lo strato di rame di potenza richiesto). In questo schema, lo strato esterno del circuito stampato PCB è lo strato di terra e i due strati centrali sono lo strato di segnale / potenza. L'alimentazione elettrica sullo strato del segnale è instradata con una linea ampia, che può rendere bassa l'impedenza del percorso della corrente dell'alimentazione elettrica e anche l'impedenza del percorso del microscatto del segnale è bassa e la radiazione del segnale dello strato interno può anche essere schermata dallo strato esterno. Dal punto di vista del controllo EMI, questa è la migliore struttura PCB a 4 strati disponibile. Attenzione principale: la distanza tra i due strati centrali di segnale e gli strati di miscelazione di potenza dovrebbe essere ampliata e la direzione del cablaggio dovrebbe essere verticale per evitare crosstalk; l'area del bordo deve essere controllata in modo appropriato per rispecchiare la regola 20H; se l'impedenza di cablaggio deve essere controllata, la soluzione di cui sopra deve essere instradata molto attentamente Disposta sotto l'isola di rame per l'alimentazione elettrica e la messa a terra. Inoltre, il rame sull'alimentatore o sullo strato di terra dovrebbe essere interconnesso il più possibile per garantire la connettività DC e a bassa frequenza. (3) Impilazione dei circuiti stampati a sei strati Per la progettazione con maggiore densità del chip e maggiore frequenza dell'orologio, la progettazione della scheda a 6 strati dovrebbe essere considerata Metodo di impilamento raccomandato: 1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG; Per questo tipo di schema, questo tipo di schema laminato può ottenere una migliore integrità del segnale, lo strato del segnale è adiacente allo strato di terra, lo strato di potenza e lo strato di terra sono accoppiati, l'impedenza di ogni strato di cablaggio può essere controllata meglio e due Lo strato è in grado di assorbire bene le linee di campo magnetico. E quando l'alimentazione elettrica e lo strato di terra sono intatti, può fornire un percorso di ritorno migliore per ogni livello di segnale. 2. GND－SIG－GND－PWR－SIG－GND; Per questo tipo di schema, questo tipo di schema è adatto solo alla situazione in cui la densità del dispositivo non è molto alta, questo tipo di laminazione ha tutti i vantaggi della laminazione superiore e il piano di terra degli strati superiori e inferiori è relativamente completo, che può essere utilizzato come uno strato di schermatura migliore da usare. Va notato che lo strato di potenza dovrebbe essere vicino allo strato che non è la superficie principale del componente, perché il piano dello strato inferiore sarà più completo. Pertanto, le prestazioni EMI sono migliori della prima soluzione. Riassunto: Per lo schema del circuito a sei strati, la distanza tra lo strato di potenza e lo strato di terra dovrebbe essere minimizzata per ottenere una buona potenza e accoppiamento a terra. Tuttavia, anche se lo spessore della scheda è 62mil e la spaziatura dello strato è ridotta, non è facile controllare la spaziatura tra l'alimentazione principale e lo strato di terra per essere piccolo. Confrontando il primo regime con il secondo, il costo del secondo regime aumenterà notevolmente. Pertanto, di solito scegliamo la prima opzione quando impiliamo. Quando si progetta, seguire la regola 20H e la progettazione della regola dello strato specchio (4) Impilazione dei circuiti stampati a otto strati I circuiti stampati a otto strati utilizzano solitamente i seguenti tre metodi di impilamento 1. Questo non è un buon metodo di laminazione a causa del cattivo assorbimento elettromagnetico e della grande impedenza dell'alimentazione elettrica. La sua struttura è la seguente: superficie del componente 1Signal1, strato di traccia microstrip 2Signal2 strato di cablaggio interno microstrip, migliore strato di cablaggio (direzione X)3Ground4Signal3 strato di routing stripline, migliore strato di routing (direzione Y)5Strato di routing stripline Signal4 strato di routing stripline6Power7Signal5 strato di cablaggio interno microstrip 8Strato di traccia microstrip Signal6. È una variante del terzo metodo di impilamento. A causa dell'aggiunta dello strato di riferimento, ha una migliore prestazione EMI e l'impedenza caratteristica di ogni strato di segnale può essere ben controllata.1Signal1 superficie del componente, strato di cablaggio microstrip, buona formazione del cablaggio 2Ground, buona capacità di assorbimento delle onde elettromagnetice3Signal2 strato di routing stripline, buon strato di routing 4Power strato, e lo strato di terra sottostante formano un eccellente assorbimento elettromagnetico5Formazione rotonda 6Strato di routing stripline Signal3, buon strato di routing7Strato di alimentazione, con grande impedenza di alimentazione 8Strato di cablaggio microtrip Signal4, buon livello di cablaggio 3. Il miglior metodo di impilamento, grazie all'uso di piani di riferimento a terra multistrato, ha una buona capacità di assorbimento geomagnetico. e lo strato di terra sottostante forma un eccellente assorbimento elettromagnetico 5 Ground6 Signal3 strato di routing stripline, buon strato di routing 7 Strato di terra, buona capacità di assorbimento delle onde elettromagnetice8 Microtrip Signal4 strato di cablaggio, buon strato di cablaggio Tre, Come scegliere quanti strati di schede sono utilizzati per la progettazione e quale metodo di impilamento dipende da molti fattori come il numero di reti di segnale sul circuito stampato, la densità del dispositivo, la densità del PIN, la frequenza del segnale, la dimensione della scheda PCB e così via.