PCB 스태킹 설계에 적용되는 규칙

2021-10-25

Author：Downs

일반적으로 압축 설계는 두 가지 규칙을 준수해야 합니다.

1. 각 경로설정 레이어에는 인접한 참조 레이어 (전원 레이어 또는 접지 레이어) 가 있어야 합니다.

2. 인접한 주전원층과 접지층은 최소 거리를 유지하여 더 큰 결합 용량을 제공해야 한다.

다음은 두 레이어에서 여덟 레이어에 이르는 계층 구조를 보여 줍니다.

1. 단면 PCB 보드와 양면 PCB 보드의 스태킹

이중 플레이트의 경우 계층 수가 적기 때문에 더 이상 계층 압력 문제가 없습니다.EMI 방사선의 제어는 주로 배선과 배치 방면에서 고려한다;

PCB 스태킹 설계의 규칙은 무엇입니까?

단층판과 이중판의 전자기 호환성 문제가 갈수록 두드러지고 있다.이런 현상이 나타난 주요원인은 신호환로의 면적이 너무 커서 강렬한 전자기복사를 산생할뿐만아니라 회로가 외부교란에 민감하기때문이다.회로의 전자 호환성을 높이기 위해 가장 간단한 방법은 핵심 신호의 루프 면적을 줄이는 것입니다.

핵심 신호: 전자기 호환성의 관점에서 볼 때, 핵심 신호는 주로 강한 방사선을 생성하는 신호와 외부에 민감한 신호를 가리킨다.강한 방사선을 생성할 수 있는 신호는 일반적으로 주기적인 신호입니다. 예를 들어 시계나 주소의 저급 신호입니다.간섭에 민감한 신호는 낮은 레벨의 아날로그 신호입니다.

회로 기판

10KHz 이하의 저주파 아날로그 설계는 일반적으로 단일 레이어 및 이중 레이어를 사용합니다.

1) 같은 층의 전원 흔적선은 직경으로 배선되고 선로의 총 길이가 최소화됩니다.

2) 전원 코드와 지선을 실행할 때 서로 가까워야 합니다.열쇠 신호선 옆에 접지선을 놓고 이 접지선은 가능한 한 신호선에 접근해야 한다.이런 방식으로 비교적 작은 환로면적을 형성하였고 차형복사가 외부교란에 대한 민감도를 낮추었다.신호선 옆에 접지선을 추가할 때 면적이 가장 작은 회로가 형성되는데 신호전류는 틀림없이 이 회로를 걸을것이며 기타 접지선경로가 아니다.

3) 이중 회로기판의 경우 회로기판의 반대쪽 신호선을 따라 신호선 바로 아래에 접지선을 깔 수 있으며 첫 번째 선은 가능한 한 넓어야 한다.이런 방식으로 형성된 루프 면적은 회로 기판의 두께에 신호선의 길이를 곱한 것과 같다.

2 층과 4 층의 층압

1.SIG-GND（PWR）-PWR（GND）-SIG；2.GND-SIG（PWR）-SIG（PWR）-GND；

상술한 두 가지 층압 설계의 잠재적인 문제는 전통적인 1.6mm(62mil) 판의 두께이다.레이어 간격은 임피던스 제어, 레이어 간 결합 및 차폐에 불리할 뿐만 아니라 매우 커집니다.특히 전원 접지 평면 사이의 큰 간격은 보드 커패시터를 낮추어 필터 노이즈에 좋지 않습니다.

첫 번째 시나리오의 경우 일반적으로 보드에 더 많은 칩이 있는 경우에 적용됩니다.이 시나리오는 더 나은 SI 성능을 얻을 수 있지만 EMI 성능에는 좋지 않습니다.주로 경로설정 및 기타 세부 사항에 의해 제어됩니다.주요 주의사항: 접지층은 신호가 가장 밀집된 신호층의 연결층에 배치되어 방사선을 흡수하고 억제하는데 유리하다;20H 규칙을 반영하여 판 면적을 늘립니다.

두 번째 시나리오의 경우 일반적으로 보드의 칩 밀도가 충분히 낮고 칩 주위에 충분한 면적이 있을 때 사용됩니다 (필요한 전원 구리 레이어를 배치).이 시나리오에서 PCB의 외부 계층은 모두 접지층이고 중간 두 계층은 신호/전원 계층입니다.신호층의 전원은 넓은 선으로 배선하여 전원 전류의 경로 임피던스를 비교적 낮게 할 수 있고, 신호 마이크로밴드 경로의 임피던스도 비교적 낮으며, 내층의 신호 복사도 외층에 의해 차단될 수 있다.EMI 제어 측면에서 볼 때, 이것은 현재 가장 좋은 4층 PCB 구조이다.

참고: 신호와 전원 혼합 레이어의 중간 두 레이어는 분리하고 직렬 교란을 피하기 위해 경로설정 방향은 수직이어야 합니다.20H 규칙을 반영하기 위해 적절한 대시보드 면적이 필요합니다.배선 임피던스를 제어하려면 위의 솔루션에서 구리를 전원 공급 장치와 접지 아래에 깔도록 배선을 매우 조심스럽게 배치해야 합니다.또한 전원 공급 장치 또는 접지층의 구리는 직류 및 저주파 연결을 보장하기 위해 가능한 한 상호 연결해야 합니다.

3층, 6층 층압

칩 밀도가 높고 클럭 주파수가 높은 설계의 경우 6층 플레이트의 설계를 고려하여 스택하는 것이 좋습니다.

1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG；이런 방안에 대해 이런 첩층방안은 더욱 좋은 신호완전성을 얻을수 있으며 신호층은 접지층과 린접해있고 공률층과 접지층이 배합되여 매개 흔적선층의 저항을 더욱 잘 통제할수 있으며 두 접지층은 모두 자력선을 잘 흡수할수 있다.전원 및 접지층이 손상되지 않은 경우 각 신호 계층에 더 나은 반환 경로를 제공할 수 있습니다.

2.GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND；이 시나리오의 경우 부품의 밀도가 그리 높지 않은 경우에만 적용되는데, 이 중첩층은 상첩층과 상하첩층의 모든 장점이 있다. 접지층은 상대적으로 완전해 더 나은 차폐층으로 활용할 수 있다.하단의 평면이 더 완전해지기 때문에 주요 어셈블리 표면이 아닌 레이어에 전력 레이어가 가까워야 합니다.따라서 EMI 성능은 첫 번째 솔루션보다 우수합니다.

요약: 6층판 시나리오의 경우 전원과 접지층 사이의 거리를 최소화하여 양호한 전원과 접지 결합을 얻어야 한다.그러나 판의 두께가 62mil이고 층 간격이 줄어들지만 주 전원과 접지층 사이의 간격을 쉽게 조절할 수 없다.1안과 2안을 비교하면 2안의 원가가 크게 증가할 것이다.따라서 일반적으로 스택할 때 첫 번째 옵션을 선택합니다.설계할 때는 20H 규칙과 미러 레이어 규칙에 따라 설계됩니다.

4 층 및 8 층 플레이트 계층 구성

1.전자기 흡수차와 전원 임피던스가 크기 때문에, 이것은 좋은 층압 방법이 아니다.구조는 다음과 같습니다.

1. Signal1 컴포넌트 서피스, 마이크로밴드 경로설정 레이어

2. Signal2 내부 마이크로밴드 경로설정 레이어, 더 나은 경로설정 레이어(X방향)

3. 접지

4. Signal3 리본 회선은 레이어, 더 나은 라우팅 레이어 (Y 방향)

5.신호 4대형 선로 유층

6.동력

7.Signal5 내부 마이크로밴드 경로설정 레이어

8.Signal6 미대역적선층

2.그것은 세 번째 스태킹 방법의 변형입니다.참조 레이어가 추가되어 EMI 성능이 향상되었으며 각 신호 레이어의 특성 임피던스를 잘 제어할 수 있습니다.

1. Signal1 컴포넌트 표면, 마이크로밴드 경로설정 레이어, 양호한 경로설정 레이어

2.지층, 비교적 좋은 전자파 흡수 능력

3. Signal2 리본 라인 경로설정 레이어, 양호한 경로설정 레이어

4.전원층과 아래의 접지층은 좋은 전자기 흡수를 형성한다5.지면층

6.Signal3 밴드형 회선 유층, 양호한 라우팅 층

7. 전원 공급 장치 계층, 전원 임피던스 크기

8.Signal4 마이크로밴드 경로설정 레이어, 양호한 경로설정 레이어

3.가장 좋은 중첩 방법은 다층 지면 참조 평면을 사용했기 때문에 매우 좋은 지자기 흡수 능력을 가지고 있다.