PCB 기술 - PCB 설계 계층 구조 선택 정보

다중 레이어 PCB를 설계하기 전에 PCB 설계자는 먼저 회로 규모, 보드 크기 및 전자기 호환성(EMC) 요구 사항에 따라 사용되는 보드 구조를 결정해야 합니다. 즉, 4, 6층 이상의 다중 레이어 보드 사용 여부를 결정합니다.레이어 수를 결정한 후 내부 전기 레이어의 위치와 레이어에 서로 다른 신호를 할당하는 방법을 결정합니다.이 옵션은 다중 계층 PCB 계층 구조의 옵션입니다.계층 구조는 PCB 보드의 EMC 성능에 영향을 주는 중요한 요소이며 전자기 간섭을 억제하는 중요한 수단입니다.이 섹션에서는 다중 계층 PCB 계층 구조에 대해 설명합니다.전원 레이어, 접지 레이어 및 신호 레이어의 수를 결정한 후 상대적인 배열은 모든 PCB 엔지니어가 피할 수 없는 주제입니다.

1. 회로기판 레이어 배치의 일반적인 원칙:

1.다층 PCB 보드의 층압 구조를 결정하려면 많은 요소를 고려해야 한다.배선의 관점에서 볼 때, 층수가 많을수록 배선이 좋지만, 제판의 비용과 난이도도 증가한다.제조업체에 있어서 층압구조의 대칭성 여부는 PCB 보드를 제조할 때 주의해야 할 중점이므로 층수의 선택은 각 방면의 수요를 고려하여 최적의 균형을 이루어야 한다.

2. 컴포넌트 표면(2층)의 아래쪽은 접지 평면으로 부품 차폐 레이어와 위쪽 경로설정의 참조 평면을 제공합니다.민감한 신호층은 내부 전층 (내부 전원/접지층) 과 인접해야 하며, 큰 내부 전층 동막을 사용하여 신호층에 차단을 제공해야 한다.회로의 고속 신호 전송층은 신호 중간층이어야 하며 두 내부 전층 사이에 끼어야 한다.이렇게 하면 두 내전층의 동막은 고속신호전송에 전자기차단을 제공할수 있으며 동시에 외부교란을 일으키지 않고 고속신호가 두 내전층간의 복사를 효과적으로 제한할수 있다.

3. 모든 신호층은 가능한 한 지평면에 접근한다.

4. 두 신호층이 직접 인접하지 않도록 한다.인접한 신호층 사이에 직렬 교란이 쉽게 도입되어 회로 기능이 효력을 잃게 된다.두 신호 레이어 사이에 접지 평면을 추가하면 간섭을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

5.기본 전원 공급 장치는 가능한 한 가까이 있습니다.

6. 층압 구조의 대칭성을 고려한다.

2. PCB 설계에서 일반적으로 사용되는 계층 구조:

4층판

다음은 4 계층 구조의 예를 사용하여 다양한 계층 구조의 정렬과 조합을 최적화하는 방법을 설명합니다.

일반적으로 사용되는 4 레이어의 경우 여러 가지 스태킹 방법 (위에서 아래로) 이 있습니다.

(1) Siganl_1(상단), GND(내부_1), POWER(내부_2), Siganl_2(하단).

(2) Siganl_1(상단), POWER(내부_1), GND(내부_2), Siganl_2(하단).

(3) POWER(상단), Siganl_1(내부_1), GND(내부_2), Sigan-2(하단).

분명히 방안 3은 전력층과 접지층 사이에 효과적인 결합이 부족하기 때문에 채택해서는 안 된다.

그렇다면 옵션 1과 옵션 2는 어떻게 선택해야 할까요?일반적으로 설계자는 옵션 1을 4 레이어의 구조로 선택합니다.옵션 2를 사용할 수 없기 때문이 아니라 일반 PCB 보드는 최상위 레벨에만 어셈블리를 배치하기 때문에 옵션 1을 사용하는 것이 더 적합합니다.그러나 부품이 최상위와 하위에 동시에 배치되어야 하고 내부 전력 계층과 접지 계층 사이의 개전 두께가 크고 결합이 떨어지는 경우 어느 계층의 신호선이 적은지 고려할 필요가 있습니다.옵션 1의 경우 하단의 신호선이 더 적고 넓은 면적의 구리 필름을 사용하여 POWER 계층과 결합할 수 있습니다.대신 어셈블리가 주로 아래쪽에 배치된 경우 옵션 2를 사용하여 보드를 만들어야 합니다.

6층판

4 계층 구조의 계층 구조를 분석한 후 6 계층 구조의 조합 예제를 사용하여 6 계층 구조와 선택한 방법의 배치와 조합을 설명합니다.(1) Siganl_1(상단), GND(내부_1), Siganl_2(내부_2), Sigan l_3(내부_3), POWER(내부_4) 및 Siganl_4(하단).솔루션 1은 4개의 신호 계층과 2개의 내부 전원 / 접지 계층을 사용합니다.컴포넌트 간의 경로설정 작업에 유용한 신호 레이어가 더 많습니다.그러나이 솔루션의 결함은 다음과 같은 두 가지 측면에서 더 분명합니다.

1. 전원층과 접지층이 멀리 분리되어 있고 충분한 결합이 없다.

2. 신호층인 Siganl_2(Inner_2)와 Siganl_3(Inner_3)이 직접 인접해 있어 신호 격리성이 좋지 않아 교란이 발생하기 쉽다.(2) Siganl_1(상단), Siganl_2(내부_1), POWER(내부_2), GND(내부_3), Sigan l_3(내부_4), Sigan-4(아래쪽).

시나리오 1에 비해 시나리오 2의 전력 계층과 접지 계층이 완전히 결합되어 시나리오 1과 비교할 때 어느 정도 우위를 가진다.그러나 Siganl_1 (상단) 및 Siganl_2 (내부 _ 1) 및 Siganl_3 (내부 _ 4) 및 Sigan-4 (하단) 의 신호 레이어는 직접 연결됩니다.인접해 있어 신호 격리성이 좋지 않고 교란이 발생하기 쉬운 문제가 해결되지 않고 있다.

(3) Siganl_1(상단), GND(내부_1), Siganl_2(내부_2), POWER(내부_3), GND(내부_4) 및 Siganl_3(하단).

시나리오 1과 시나리오 2에 비해 시나리오 3은 신호층이 하나 적고 내부 전기층이 하나 더 많다.경로설정에 사용할 수 있는 레이어를 줄였지만 시나리오 1과 시나리오 2의 일반적인 결함을 해결했습니다.

1. 전원 평면과 접지 평면이 밀접하게 결합한다.

2.각 신호층은 내부 전기층과 직접 인접하고 다른 신호층과 효과적으로 격리되어 있어 직렬 교란이 발생하기 쉽지 않다.

3. Siganl_2(Inner_2)는 고속 신호를 전송하는 데 사용할 수 있는 내부 전기 계층인 GND(Inner_1) 및 POWER(Innr_3)와 인접해 있습니다.두 내부 전기 레이어는 Siganl_2(Inner_2) 레이어에 대한 외부 간섭과 Siganl_2(Innr_2)에 대한 외부 간섭을 효과적으로 차단할 수 있습니다.

종합적으로 볼 때 방안3은 분명히 최적화정도가 가장 높은 방안이다.이와 동시에 방안3도 6층판이 흔히 사용하는 첩층구조이다.

10층판

PCB의 일반적인 10-레이어 설계

일반적으로 TOP - GND - 신호 계층 - 전원 계층 - GND - 신호 계층 - 전력 계층 - 신호 계층 - GND - BOTTOM 순으로 케이블 연결

경로설정 순서 자체가 반드시 고정된 것은 아니지만 최상위와 하위의 인접 계층은 GND를 사용하여 단일 보드의 EMC 특성을 보장하는 등 몇 가지 기준과 원칙이 있습니다.예를 들어, 각 신호 레이어는 GND 레이어를 참조 평면으로 선택적으로 사용합니다.전체 단판에 사용되는 전원 공급 장치는 구리 전체에 설치됩니다.느끼기 쉽고, 고속이며, 안쪽을 따라 아래로 뛰어내리는 것을 좋아한다.

3. PCB 설계 계층 구조 개선 사례

문제

이 제품에는 8 개의 네트워크 포트와 광 포트가 있습니다.테스트에서 8번째 광 포트와 칩 사이의 신호 디버깅이 실패하여 광 포트 8이 디버깅되지 않고 작동하지 않으며 다른 7번째 광 포트는 정상적으로 통신되고 있음을 발견했다.

1. 문제 확인

고객이 제공한 정보에 근거하여 L6층 광포트 8과 칩 8 사이의 두 개의 차저항선을 디버깅할 수 없음을 확인한다;

고객이 제공한 정보에 근거하여 광포트 8과 L6 레이어 칩 8 사이의 두 개의 차동 임피던스 라인이 디버깅할 수 없음을 확인하다

2. 고객이 제공한 스태킹 및 설계 요구 사항

효과 향상

PCB 계층 구조를 조정하여 L56 계층의 인접 신호 계층 간 거리를 증가시킴으로써 직렬 교란으로 인한 시스템 장애 문제를 해결했습니다.