Teknik PCB - Prinsip-prinsip yang perlu diperhatikan dalam reka bentuk laminat PCB

Apabila merancang PCB (papan litar cetak), salah satu isu yang paling asas yang perlu dipertimbangkan adalah berapa banyak lapisan pendawaian, pesawat tanah dan pesawat kuasa yang diperlukan untuk mencapai fungsi yang diperlukan oleh litar, dan lapisan pendawaian, pesawat tanah dan bekalan kuasa papan litar cetak Penentuan bilangan lapisan pesawat berkaitan dengan keperluan seperti fungsi litar, integriti isyarat, EMI, EMC, dan kos pembuatan. Untuk kebanyakan reka bentuk, terdapat banyak keperluan yang bertentangan dalam keperluan prestasi PCB, kos sasaran, teknologi pembuatan, dan kerumitan sistem. Reka bentuk laminat PCB biasanya ditentukan oleh kompromi selepas mempertimbangkan pelbagai faktor. Litar digital berkelajuan tinggi dan litar radio biasanya mengamalkan reka bentuk papan pelbagai lapisan.

8 prinsip yang perlu diberikan perhatian dalam reka bentuk kaskad disenaraikan 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 kembalian semasa penghalang rendah yang baik 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 pemisahan adalah tindakan 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 sebanyak yang mungkin bila merancang, dan wayar yang disambung ke vias juga perlu menyimpannya pendek sebanyak 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 pelbagai kuasa

Pesawat rujukan pelbagai kuasa akan dibahagikan kepada beberapa kawasan fizikal dengan voltan yang berbeza. Jika lapisan isyarat dekat dengan lapisan bekalan kuasa pelbagai, isyarat arus pada lapisan isyarat berdekatan akan menghadapi laluan pulang yang tidak diingini, menyebabkan jurang dalam laluan pulang. Untuk isyarat digital berkelajuan tinggi, reka bentuk laluan kembali yang tidak munasabah ini boleh menyebabkan masalah serius, jadi diperlukan bahawa pendawaian isyarat digital berkelajuan tinggi harus jauh dari pesawat rujukan pelbagai kuasa.

4.Tentukan pesawat rujukan tanah berbilang (pesawat tanah)

Pelbagai pesawat rujukan tanah (pesawat tanah) boleh menyediakan laluan kembali arus impedansi rendah yang baik, yang boleh mengurangkan EMl mod biasa. Pesawat tanah dan pesawat kuasa harus dipasangkan rapat, dan lapisan isyarat juga harus dipasangkan rapat dengan pesawat rujukan bersebelahan. Ini boleh dicapai dengan mengurangkan ketebalan medium antara lapisan.

5.Secara masuk akal reka kombinasi kabel

Dua lapisan yang merangkumi laluan isyarat dipanggil "kombinasi pendawaian". Reka bentuk kombinasi pendawaian yang terbaik adalah untuk mengelakkan arus kembali dari mengalir dari satu bidang rujukan ke bidang lain, tetapi dari satu titik (permukaan) bidang rujukan ke titik lain (permukaan). Untuk melengkapkan pendawaian yang kompleks, penukaran jejak lapisan ke lapisan tidak dapat dielakkan. Apabila beralih antara lapisan isyarat, pastikan bahawa arus pulangan boleh mengalir dengan lancar dari satu pesawat rujukan ke yang lain. Dalam reka bentuk, adalah munasabah untuk menggunakan lapisan bersebelahan sebagai gabungan pendawaian. Jika laluan isyarat perlu merangkumi pelbagai lapisan, ia biasanya bukan reka bentuk yang munasabah untuk menggunakannya sebagai gabungan pendawaian, kerana laluan melalui pelbagai lapisan tidak lancar untuk arus pulangan. Walaupun ia adalah mungkin untuk mengurangkan tanah bounce dengan meletakkan kapasitor pemisahan berhampiran vias atau mengurangkan ketebalan dielektrik antara pesawat rujukan, ia bukan reka bentuk yang baik.

6. Tetapkan arah pendawaian

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.Adop struktur lapisan bernombor-sama

Ia boleh didapati dari tumpukan PCB yang direka bahawa hampir semua reka bentuk tumpukan klasik adalah lapisan bernombor ganjil, bukan lapisan bernombor ganjil. Kecemasan ini disebabkan oleh banyak faktor, seperti yang ditunjukkan di bawah.

Ia boleh difahami dari proses pembuatan papan litar cetak bahawa semua lapisan konduktif dalam papan litar disimpan pada lapisan teras. Bahan lapisan teras biasanya adalah superstrat dua sisi. Apabila lapisan teras digunakan sepenuhnya, lapisan konduktif papan litar cetak Nombor adalah bahkan.

Papan litar cetak bernombor juap mempunyai kelebihan kos. Oleh kerana kekurangan lapisan dielektrik dan tembaga, kos bahan mentah papan litar cetak dengan nombor ganjil sedikit lebih rendah daripada kos papan litar cetak dengan nombor ganjil. Walau bagaimanapun, kerana papan litar cetak dengan nombor ganjil perlu menambah proses ikatan lapisan teras laminat bukan standard berdasarkan proses struktur lapisan teras, kos pemprosesan papan litar cetak dengan nombor ganjil jauh lebih tinggi daripada papan litar cetak dengan nombor ganjil. Berbanding dengan struktur lapisan teras biasa, menambah tembaga ke struktur lapisan teras akan mengakibatkan penurunan kecekapan pengeluaran dan kitaran pengeluaran yang panjang. Sebelum laminasi dan ikatan, lapisan teras luaran memerlukan pemprosesan tambahan, yang meningkatkan risiko goresan dan ukiran lapisan luaran yang salah. Rawatan lapisan luar tambahan akan meningkatkan kos pembuatan.

Apabila papan sirkuit dicetak berada dalam proses ikatan sirkuit berbilang lapisan, apabila lapisan dalaman dan luar dibekukan, tekanan laminasi berbeza akan menyebabkan papan sirkuit dicetak 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 bernombor pelik mudah untuk dikelilingi,dan papan sirkuit cetak bernombor walaupun boleh menghindari pengelilingi papan sirkuit.

Apabila merancang, jika bilangan lapisan ganjil ditumpuk, kaedah berikut boleh digunakan untuk meningkatkan bilangan lapisan.

Jika lapisan bekalan kuasa papan litar cetak reka bentuk adalah nombor ganjil dan lapisan isyarat adalah nombor ganjil, kaedah menambah lapisan isyarat boleh diterima pakai. Lapisan isyarat tambahan tidak akan membawa kepada peningkatan kos, tetapi boleh memperpendek masa pemprosesan dan meningkatkan kualiti papan litar cetak.

Jika anda merancang papan litar cetak dengan bilangan laju lapisan kuasa dan bilangan laju lapisan isyarat, anda boleh menggunakan kaedah menambah lapisan kuasa. Dan satu lagi kaedah mudah adalah untuk menambah lapisan tanah di tengah-tengah tumpukan tanpa mengubah tetapan lain, iaitu, untuk mengarahkan papan litar cetak pada lapisan bernombor ganjil terlebih dahulu, dan kemudian menyalin lapisan tanah di tengah-tengah.

Dalam litar gelombang mikro dan litar media campuran (konstan dielektrik yang berbeza), lapisan isyarat kosong boleh ditambahkan berhampiran pusat tumpukan papan litar cetak untuk meminimumkan ketidakseimbangan tumpukan.

8.Pertimbangan kos

Dari segi kos pembuatan, dengan kawasan PCB yang sama, kos papan litar pelbagai lapisan pasti lebih tinggi daripada papan litar lapisan tunggal dan lapisan ganda, dan semakin banyak lapisan, semakin tinggi kos. Tetapi apabila mempertimbangkan realisasi fungsi litar dan miniaturisasi papan litar, dan memastikan integriti isyarat, EMl, EMC dan penunjuk prestasi lain, papan litar pelbagai lapisan harus digunakan sebanyak mungkin. Penilaian komprehensif, perbezaan kos antara papan litar pelbagai lapisan dan papan litar lapisan tunggal tidak akan jauh lebih tinggi daripada yang dijangka.