Teknik PCB - Prinsip yang patut diperhatikan dalam desain laminat PCB

Apabila merancang PCB (papan sirkuit cetak), salah satu isu yang paling asas yang perlu dipertimbangkan adalah berapa banyak lapisan kabel, pesawat tanah dan pesawat kuasa diperlukan untuk mencapai fungsi yang diperlukan oleh sirkuit, dan lapisan kabel, Pesawat tanah dan bekalan kuasa papan sirkuit cetak Penentuan bilangan lapisan pesawat berkaitan dengan keperluan seperti fungsi sirkuit, integriti isyarat, EMI, EMC, dan kos penghasilan. Untuk kebanyakan rancangan, terdapat banyak keperluan yang berkonflik dalam keperluan prestasi PCB, kos sasaran, teknologi penghasilan, dan kompleksiti sistem. Rancangan laminat PCB biasanya ditentukan oleh kompromi selepas mempertimbangkan berbeza faktor. Sirkuit digital kelajuan tinggi dan sirkuit radio biasanya mengadopsi reka papan berbilang lapisan.

8 prinsip yang patut diperhatikan dalam desain kaskading terdaftar di bawah:

1. Penjelasan

Dalam PCB berbilang lapisan, ia biasanya mengandungi lapisan isyarat (S), pesawat kuasa (P), dan pesawat tanah (GND). Pesawat kuasa dan pesawat tanah biasanya pesawat kuat tanpa bahagian. Mereka akan menyediakan laluan kembali semasa yang rendah-impedance untuk semasa jejak isyarat bersebelahan. Lapisan isyarat kebanyakan ditempatkan antara kuasa atau lapisan lapisan rujukan tanah, membentuk garis garis simetrik atau garis garis simetrik. Lapisan atas dan bawah PCB berbilang lapisan biasanya digunakan untuk menempatkan komponen dan sejumlah kecil jejak. Jejak isyarat ini tidak perlu terlalu lama untuk mengurangi radiasi langsung yang dijana oleh jejak.

2. Tentukan pesawat rujukan kuasa tunggal (pesawat kuasa)

Penggunaan kondensator penyahpautan adalah ukuran penting untuk menyelesaikan integriti kuasa. Penyahkopol kondensator hanya boleh ditempatkan pada lapisan atas dan bawah PCB. Jejak, pads, dan vias kondensator penyahpautan akan mempengaruhi kesan kondensator penyahpautan. Ini memerlukan jejak yang menyambung kondensator penyahpautan seharusnya pendek dan lebar yang mungkin bila merancang, dan wayar yang disambung ke vias juga harus menyimpannya pendek yang mungkin. Contohnya, dalam sirkuit digital kelajuan tinggi, and a boleh letakkan kondensator penyahpautan pada lapisan atas PCB, menyerahkan lapisan kedua ke sirkuit digital kelajuan tinggi (seperti prosesor) sebagai lapisan kuasa, gunakan lapisan ketiga sebagai lapisan isyarat, dan gunakan lapisan keempat sebagai lapisan isyarat. Tetapkan sebagai latar sirkuit digital kelajuan tinggi.

Selain itu, cuba memastikan jejak isyarat dipandu oleh peranti digital kelajuan tinggi yang sama menggunakan lapisan kuasa yang sama dengan pesawat rujukan, dan lapisan kuasa ini adalah lapisan bekalan kuasa peranti digital kelajuan tinggi.

3. Tentukan pesawat rujukan berkuasa berbilang

Pesawat rujukan kuasa berbilang akan dibahagi ke beberapa kawasan fizik dengan tenaga berbeza. Jika lapisan isyarat dekat dengan lapisan bekalan kuasa berbilang, semasa isyarat pada lapisan isyarat dekat akan menghadapi laluan kembalian yang tidak diinginkan, menyebabkan ruang dalam laluan kembalian. Untuk isyarat digital kelajuan tinggi, rancangan laluan kembalian tidak masuk akal ini mungkin menyebabkan masalah serius, jadi diperlukan wayar isyarat digital kelajuan tinggi seharusnya jauh dari pesawat rujukan berkuasa berbilang.

4. Tentukan pesawat rujukan tanah berbilang (pesawat tanah)

Pesawat rujukan tanah berbilang (pesawat tanah) boleh menyediakan laluan kembali semasa yang rendah-impedance yang baik, yang boleh mengurangkan EMl-mod umum. Pesawat tanah dan pesawat kuasa sepatutnya tersambung ketat, dan lapisan isyarat juga sepatutnya tersambung ketat dengan pesawat rujukan sebelah. Ini boleh dicapai dengan mengurangi tebal medium antara lapisan.

5. Rawakkan kombinasi kabel

Dua lapisan yang ditambah oleh laluan isyarat dipanggil "kombinasi wayar". Ralat kombinasi wayar terbaik adalah untuk mengelakkan arus kembali dari mengalir dari satu pesawat rujukan ke lain, tetapi dari satu titik (permukaan) pesawat rujukan ke titik (permukaan) lain. Untuk menyelesaikan kabel kompleks, penukaran lapisan ke lapisan jejak tidak dapat dihindari. Apabila menukar antara lapisan isyarat, pastikan bahawa semasa kembali boleh mengalir dengan lancar dari satu pesawat rujukan ke lain. Dalam rancangan, ia masuk akal untuk menggunakan lapisan bersebelahan sebagai kombinasi kabel. Jika laluan isyarat perlu menambah lapisan berbilang, ia biasanya bukan rancangan yang masuk akal untuk menggunakannya sebagai kombinasi kabel, kerana laluan melalui lapisan berbilang tidak licin untuk semasa kembali. Walaupun kemungkinan untuk mengurangi lompatan tanah dengan meletakkan kondensator pemisah dekat vias atau mengurangi tebal dielektrik antara pesawat rujukan, ia bukan rancangan yang baik.

6. Tetapkan arah kawat

Pada lapisan isyarat yang sama, ia perlu memastikan bahawa kebanyakan arah kabel konsisten, dan seharusnya ortogonal ke arah kabel lapisan isyarat bersebelahan. Contohnya, arah kabel bagi satu lapisan isyarat boleh ditetapkan sebagai arah "paksi-Y", dan arah kabel bagi lapisan isyarat sebelah lain boleh ditetapkan sebagai arah "paksi-X".

7. Ambil struktur lapisan bernombor-sama

Ia boleh ditemui dari tumpukan PCB yang direka bahawa hampir semua rancangan tumpukan klasik adalah lapisan bernombor-sama, bukan lapisan bernombor-pelik. Kekecemasan ini disebabkan oleh banyak faktor, seperti yang dipaparkan di bawah.

Ia boleh dipahami dari proses penghasilan papan sirkuit cetak bahawa semua lapisan konduktif dalam papan sirkuit disimpan pada lapisan inti. Material lapisan inti biasanya adalah superstrat dua sisi. Apabila lapisan utama digunakan sepenuhnya, lapisan konduktif papan sirkuit cetak Nombor adalah sama.

Papan sirkuit cetak yang berjumlah sama ada mempunyai keuntungan biaya. Kerana kekurangan lapisan dielektrik dan tembaga, biaya materi mentah papan sirkuit cetak bernombor yang pelik sedikit lebih rendah daripada biaya papan sirkuit cetak bernombor yang sama. Namun, kerana papan sirkuit cetak bernombor pelik perlu menambah proses ikatan lapisan utama laminasi bukan piawai berdasarkan proses struktur lapisan utama, kos pemprosesan papan sirkuit cetak bernombor pelik adalah jauh lebih tinggi daripada papan sirkuit cetak bernombor-sama. Berbanding dengan struktur lapisan utama biasa, menambah tembaga ke struktur lapisan utama akan menghasilkan penurunan efisiensi produksi dan siklus produksi yang panjang. Sebelum laminasi dan ikatan, lapisan inti luar memerlukan proses tambahan, yang meningkatkan risiko goresan dan lukisan yang salah lapisan luar. Perubahan lapisan luar tambahan akan meningkatkan banyak biaya penghasilan.

Apabila papan sirkuit cetak berada dalam proses ikatan sirkuit berbilang lapisan, apabila lapisan dalaman dan luar dibekukan, tekanan laminasi berbeza akan menyebabkan papan sirkuit cetak membengkuk ke darjah berbeza. Selain itu, sebagaimana tebal papan sirkuit meningkat, risiko membelakang papan sirkuit cetak komposit dengan dua struktur berbeza menjadi lebih besar. Papan sirkuit berjumlah pelik mudah untuk dibelakang, dan papan sirkuit cetak berjumlah walaupun boleh menghindari pembelokan papan sirkuit.

Bila merancang, jika bilangan lapisan yang pelik ditampung, kaedah berikut boleh digunakan untuk meningkatkan bilangan lapisan.

Jika lapisan bekalan kuasa papan sirkuit cetak direka adalah nombor yang sama dan lapisan isyarat adalah nombor yang pelik, kaedah untuk menambah lapisan isyarat boleh diterima. Lapisan isyarat ditambah tidak akan menyebabkan peningkatan kos, tetapi boleh pendek masa pemprosesan dan meningkatkan kualiti papan sirkuit cetak.

Jika and a merancang papan sirkuit cetak dengan bilangan lapisan kuasa yang pelik dan bilangan lapisan isyarat yang sama, anda boleh guna kaedah untuk menambah lapisan kuasa. Kaedah sederhana lain ialah menambah lapisan tanah di tengah tumpukan tanpa mengubah tetapan lain, iaitu, untuk lalui papan sirkuit cetak pada lapisan bernombor pelik dahulu, dan kemudian salin lapisan tanah di tengah.

Dalam sirkuit gelombang mikro dan sirkuit media campuran (konstan dielektrik berbeza), lapisan isyarat kosong boleh ditambah berhampiran tengah tumpukan papan sirkuit cetak untuk minimumkan ketidakseimbangan tumpukan.

8. Pertimbangan biaya

Dalam terma kost penghasilan, dengan kawasan PCB yang sama, kost papan sirkuit berbilang lapisan pasti lebih tinggi daripada papan sirkuit satu lapisan dan dua lapisan, dan semakin banyak lapisan, semakin tinggi kost. Tetapi apabila mempertimbangkan realizasi fungsi sirkuit dan miniaturisasi papan sirkuit, dan memastikan integriti isyarat, EMl, EMC dan indikator prestasi lain, papan sirkuit berbilang lapisan patut digunakan sebanyak mungkin. Pemindahan yang meliputi, perbezaan biaya antara papan sirkuit berbilang lapisan dan papan sirkuit satu lapisan tidak akan jauh lebih tinggi dari yang dijangka.