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PCBニュース

PCBニュース - PCB基板設計層配置

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PCBニュース - PCB基板設計層配置

PCB基板設計層配置

2021-11-04
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Author:Kavie

回路基板の階層的な配置は、システムの周波数およびシステムの巨大な配線とかなりの関係を有する。巨大なemiと配線のため,10層配線が使用されている。以下、2層から8層までの配線におけるEM私ルールについて詳細に説明する。



二層板の6.1の階層的配置

1)2層の回路基板は,主に回路周波数が10 khz以下,アナログ回路では低レベル回路で使用され,スタッキングレベルが比較的小さい,コストが低い。

2)2層板のパワートレースは、電源から各構成要素までの放射状パターンの同じ層に配線され、全てのトレースの長さを短くする。

3)2層板(上下に分布)のパワーとGNDの格子状分布は,パワーノイズが低インピーダンス方向になるためである。電源のソースから低インピーダンスの方向を探し、ノイズに戻る。ソースはループを形成します。全ての電源およびGNDが並列に隣接して配線されていても、グリッド状の分布は、高周波スイッチングからのノイズのループを最小にすることができ、従って他の回路および制御信号に影響を与えない。

4)2層基板の配線方法としては、1層の電力と信号とGNDを他方の層に使用し、配線が密でない場合に用いることができる。

2層4層の階層的配置

一般的に採用されている階層構造は、上部と下部は信号層であり、層2はGNDであり、層3は電力である。2階と3階の分布は特定の状況に依存する。どの層がより多くの配線を有するべきであり、隣接する層は接地層と見なされるべきである。

4層のボードは、電力層にノイズが多くなるので、媒体と低速ライン(75 m以下)で使用される。従って、基準面としてGND層としては良好ではない。

4層板の最上層が66 MHzを超える高速信号であるならば、高周波放射は周囲に放射されます、そして、GNDは放射線を除くために組織または一番上の層に置かれなければなりません。

シェルが金属シェルであるならば、高速信号線と時計線はシェルの平面に近い層に置かれなければなりません。クロック線の周りにグランド線を1~2回のクロックで配線するのがベストです。それは、時計線の幅です。線が長すぎる場合は、長いグラウンドラインとグランドとの間の接続を強化し、良好なシールド効果を確保するために、グラウンドホールを約1000ミルの距離でパンチする必要があります。

イメージ理論

電流がある導体が平行であって、金属プレーンに隣接している場合、導体電流によって生じる放射場を相殺するために、導体電流と同じ大きさと反対方向の画像電流を金属面に誘導する。隣接する金属面に垂直であれば、画像電流は大きさ、同じ方向に等しい。したがって、信号周波数が非常に高い場合、画像理論に従ってください。同じ層の配線を完成するのがベストです。

3層のボードの階層的な配置

方法1:信号層1は最も安全な配線方法である

レイヤ1 :信号層1 .

第2の層:地面皮質。

レイヤ3 :信号層2 .

レイヤ4 :信号層3 .

層5 :パワー層。

レイヤ6 :信号層4 .

信号層2,3,4の層は、パワープラン磁界の量が信号層2,3を通ってGND面に移動するので、ノイズマージンが悪い。電源およびGNDプレーンは隣接していない。そして、増加したインピーダンスに結果としてなる。信号層3及び4のフラックス除去は不良であり、信号層2及び3はクロストークに関する懸念を有する。

ノイズが最も低いインピーダンスで自動的にループを選択するので、高周波数と強い放射線を持つ信号線とクロック線は、GND層に可能な限り近くなければならない。

パワー層は3 V、5 V、12 Vのような異なる境界を有するので、パワー層は壊れた金属面であり、それは基準面としてGNDと同じではない理由である。したがって、CLK、信号、および結晶の配線は、第1の層であるGND層に近いはずである。

パワーのノイズはGND層にストリング化し、パワー層に戻るので、ノイズは2層の間で前後に振動する。共振は、一般に30~230 MHzの間の電力およびGNDによって引き起こされ、電力およびGNDは処理されるべきである。この周波数帯域幅を除去する。方法は、主にノイズ源を除去して、信号波形を改良することである高周波信号の近くにコンデンサ(電源とGNDの間に接続)を加えて、コンデンサからノイズをフィルターにかける。

方法2 :

レイヤ1 :信号層1 .

レイヤ2 :信号層2 .

第三層:地面皮質。

レイヤ4 :パワーレイヤ。

レイヤ5 :信号層3 .

レイヤ6 :信号層4 .

信号層2は、GND層に隣接し、画像定理による良好なフラックス除去を有する。

パワー層およびGND層は隣接しており、パワー層のインピーダンスを減少させる。

信号層1,3,4は、フラックスのカニューレレーションが不良であり、クロストークに関する懸念がある。

パワープレーンが良い基準面を持っている場合、パワーGNDは良い基準面であり、高速線の多くの層があるので、方法1を選択すべきである。パワーレイヤが壊れている場合は、メソッド2を選択してください。同時に、信号層1と4層にクロスGND銅を用いて第2の方法を救済することができる。

方法3(ベストスタッキング法)

レイヤ1 :信号層1 .

第2の層:地面皮質。

レイヤ3 :信号層2 .

レイヤ4 :パワーレイヤ。

レイヤ5 :信号層3 .

レイヤ6 :信号層4 .

信号層1及び2はGND層に隣接し、良好なフラックス除去を有する。

信号層のパワーノイズの影響を避けるためには、パワー層と信号層2との間の媒体距離を大きくし、層間干渉を低減することができる。

概要:高速信号については、トップと低層のパンチスルーホールだけに最適です、そしてそれは真ん中の1層を通過するのがベストです。既存のレイヤは次のように配布されます。

レイヤ1 :信号層1 .

第2の層:地面皮質。

レイヤ3 :パワー層。

レイヤ4 :信号層2 .

第五層:地面皮質。

レイヤ6 :信号層3 .

注意:信号層とパワー層は、GND層より20 H(HはパワーGND層間隔)で小さくなければならず、基板端放射の70 %を低減することができる。我々の現在の製品のために、私は信号層とパワー層がGND層より3 mmより小さくなければならないことを示唆します。

4層のボードのベスト配置

レイヤ1 :信号層1 .

第2の層:地面皮質。

レイヤ3 :信号層2 .

第四層:地面皮質。

層5 :パワー層。

レイヤ6 :信号層3 .

第7層:地面皮質。

層8:信号層4 .

二つの方法があります。

欠点:パワーインピーダンスが増加し、それはより高速な信号層を展開し、隣接する信号層間のクロストークを引き起こす。

5ルーティング前のPCB層の数を決定する

配線層数は設計上早期に決定する必要がある。設計が高密度ボールグリッドアレイ((bga))部品の使用を必要とするならば、これらのデバイスを配線するために必要な最小の配線層を考慮しなければならない。配線層の数やスタックアップ方法は、プリント配線の配線やインピーダンスに直接影響する。ボードのサイズは、所望の設計効果を達成するために印刷方法のスタッキング方法および幅を決定するのを助ける。

長年にわたり、人々は、回路基板の層の数が低いと常に信じてきたが、回路基板の製造コストに影響する多くの他の要因がある。近年、多層基板間のコスト差が大幅に低減されている。より多くの回路層を使用して、設計の初めに均一に銅を分配するのがベストである。その結果、少数の信号が設計の終わりまで定義された規則およびスペース要件を満たさないことを発見するのを避けるために、新しいレイヤーが加えられることを強制される。設計する前に慎重に計画は、配線のトラブルが少なくなります。

The 上記 is 安 インtroduction to the レイヤー 配置 of PCB設計. IPCB is also 提供 to PCBメーカー and PCB製造 テクノロジー.