PCB技術 - PCB設計スタック構造の選択について

設計する前に 多層PCB, the PCB デザインErは回路規模に応じて使用される回路基板構造を最初に決定する必要がある, circuit board size and electromagnetic compatibility (EMC) requirements, それで, 4層を使用するかどうかを決定するには, 6層, 多層回路基板. 層数を決定した後, 内部電気層をどこに配置し、どのようにこれらの層に異なる信号を分配するかを決定する. これは多層PCBスタック構造の選択である. 積層構造は、PCBボードのEMC性能に影響する重要な因子である, また、電磁妨害を抑制する重要な手段でもある. 本章では、多層PCBスタック構造の関連する内容を紹介する. 力の数を決定した後, 地上と信号層, それらの相対的な配置は、すべてのPCBエンジニアが避けることができない話題です.

回路基板層の配置の一般原則

1. 多層PCB基板の積層構造を決定するために, 多くの要因を考慮する必要がある. 配線の観点から, より多くの層, より良い配線, しかし、ボード製造のコストと難しさも増加します. メーカー向け, 積層構造が対称であるかどうかは、焦点を合わせる必要がある PCBボード 製造される, だから、層の数の選択は、最高のバランスを達成するためにすべての側面のニーズを考慮する必要があります.

コンポーネント表面（第2の層）の最下段は、デバイス・シールド層および一番上のワイヤリングのための基準面を提供するグランドプレーンである高感度信号層は、内部層（内部電力／接地層）に隣接していて、信号層のためのシールドを提供するために大きな内部電気層銅膜を使用していなければならない。回路内の高速信号伝送層は、信号中間層であって、2つの内部電気層の間に挟まれていなければならない。このように、2つの内部電気層の銅膜は、高速信号伝送のための電磁シールドを提供することができ、同時に、2つの内部電気層間の高速信号の放射を効率的に外部干渉を起こさずに制限することができる。

3 .全ての信号層は接地面に可能な限り近接している。

互いに直接隣接する2つの信号層を避けるようにしてください隣接する信号層間のクロストークを導入することは容易であり、回路機能障害をもたらす。つの信号層の間にグランドプレーンを加えることにより、クロストークを効果的に回避することができる。

5 .主電源はできるだけ近接している。

（6）積層構造の対称性を考慮する。

PCB設計で一般的に用いられる積層構造

4層板

以下は、多層構造体の配置および組合せを最適化する方法を示すために、4層板の例を使用する。

一般的に使用される4層ボードでは、いくつかのスタック方法（上から下まで）があります。

（1）siganltle 1（top），GND（innersure 1），power（innersure 2），siganlolds 2（bottom）

2）siganltle 1（top），power（innersure 1），GND（innersure 2），siganlolds 2（bottom）。

( 3 ) Power ( top )、SIGANLLANT 1 ( INNERCURN 1 )、GND ( INNERCLEN 2 )、SIGANLLOW 2 ( bottom )。

明らかに、スキーム3は、パワー層と接地層との間の効果的な結合を欠いており、採用すべきではない。

では、どのようにオプション1とオプション2を選択する必要がありますか？通常の状況では、デザイナーは4層のボードの構造としてオプション1を選択します。選択の理由は、オプション2を採用することはできませんが、一般的なPCBボードがトップ層にコンポーネントを配置するだけであるため、オプション1を採用する方が適切です。しかし、上部層と下部層の両方に部品を配置する必要があり、内部電源層と接地層との間の誘電体膜厚が大きく、結合が悪い場合には、どの層が信号線が少ないかを考慮する必要がある。オプション1については、底部層上に信号線が少なく、大面積の銅膜を使用して電力層と結合することができる逆に、主に下部層に配置されている場合は、オプション2を使用して基板を作成する。

6層板

4層基板の積層構造の解析を終了した後に、6層基板と好適な方法との配置および組合せを例示するために、6層基板の組み合わせの例を使用する。( 1 ) siganltle 1 ( top )、GND ( innerlose 1 )、siganlound 2 ( innerlose 2 )、sigsilound 3 ( innersure 3 ), power ( innersure 4 ), siganlstra 4 ( bottom )。解決策1は、4つの信号層と2つの内部電力／接地層を使用する。それはより多くの信号層を持ちます。そして、それは構成要素間の配線作業に励みます。しかし、この解決策の欠点もまた明らかであり、以下の2つの側面に現れている。

（1）パワー層とグランド層とは離間しており、十分には結合しない。

（2）信号層Siganlchen 2（InnerRule 2）とSisiganChird 3（InnerRule 3）は直接隣接しているので、信号分離は良くなく、クロストークが発生しやすい。( 2 ) siganltle 1 ( top )、siganlound 2 ( innerlose 1 ), power ( innersure 2 ), GND ( innersure 3 ), siganlound 3 ( innersure 4 ), siganlstra 4 ( bottom )。

スキーム1と比較して、スキーム1においてパワー層と接地層は完全に結合され、スキーム1に比べてある利点がある。しかし、Siganltle 1（top）とSiganlolds 2（InnerRank 1）とSiganlolds 3（InnerRule 4）とSiganlolds 4（bottom）の信号層は直接接続されている。隣接する信号分離は良好であり、クロストークの問題は解決されていない。

( 3 ) siganltle 1 ( top )、GND ( innerlose 1 )、siganlound 2 ( innersure 2 ), power ( innersure 3 ), GND ( innersure 4 ), siganlound 3 ( bottom )。

Scheme 3とScheme 2と比較して、Scheme 3は1つのより少ない信号層ともう一つの内部電気層を持っています。配線に利用可能な層は削減されるが、このスキームはスキーム1とスキーム2の共通欠陥を解決する。

1 .パワープレーンとグランドプレーンはしっかりと結合している。

各信号層は、内部電気層に直接隣接しており、他の信号層から効果的に分離されており、クロストークは発生しにくい。

図3に示すように、2つの内部電気層GND（InnerRank 1）とパワー（InnerCal 3）とに隣接しており、高速信号を伝送することができる。つの内部の電気層は、外側の世界からSiganltle 2（InnerRule 2）層とSiganlolds 2（InnerRule 2）からの外界への干渉を効果的に遮蔽することができます。

総合的に言って、計画3は明らかに最も最適化されたものです。同時に、スキーム3は6層基板用の一般的な積層構造である。

10層板

PCB典型的な10層基板設計

一般的な配線シーケンスはtop - GND ---信号層---パワー層--- GND ---信号層---パワー層---信号層--- GND -底

配線シーケンス自体は必ずしも固定されているわけではないが、それを制限するためのいくつかの標準および原理がある。例えば、上部層および下部層の隣接する層は、単板のEMC特性を確保するためにGNDを使用する例えば、各信号層は、好ましくは、GND層を基準面として使用するシングルボード全体で使用される電源は、銅の全体の部分に優先的に配置されます感受性、高速、およびジャンプに沿って内側の層に沿って行くように好ましい。

スリー, PCB設計 積層構造改善事例

質問

8つのグループのネットワークポートと光学ポートがあります。テストの間、8番目の光学式ポートとチップとの間の信号のデバッグが失敗し、光ポート8のデバッグが失敗して動作しなかったことがわかった。

1 .問題の確認

クライアントによって提供される情報によれば、L 6層光ポート8とチップ8との間の2つの差動インピーダンス線をデバッグすることができないことが確認される

クライアントによって提供される情報によれば、L 6層上の光ポート8とチップ8との間の2つの差動インピーダンス線がデバッグできないことが確認される

2 .顧客が提供するスタッキング及び設計要件

効果の向上

L 56層の隣接する信号層間の距離を増加させるためにPCBスタック構造を調整することによって、クロストークに起因するシステム故障問題が解決される。