Технология PCBA - многоярусное PCB - решение EMI

There are many ways to solve the EMI problem. Modern EMI suppression methods include: using EMI suppression coating, selecting appropriate EMI suppression spare parts, EMI simulation design, etc. Starting from the basic PCB cloth board, this paper discusses the role of сборка PCB in EMI radiation control and design techniques.

шина питания PCB

разумное размещение емкости вблизи цоколя IC может быстро изменить выходное напряжение IC. Однако это не конец проблемы. из - за ограниченной частотной реакции конденсатор не может генерировать гармоническую мощность, необходимую для вывода IC с чистым приводом в диапазоне частот. Кроме того, нестационарное напряжение, создаваемое в коллекторе электропитания, вызывает падение давления на обе стороны индуктора в пути развязки, который является основным источником помех EMI. как нам решить эти проблемы?

есть много способов решить проблемы с Эми. современные методы подавления EMI включают: использование защитного покрытия EMI, Выбор подходящего оборудования для подавления EMI, моделирование EMI и т.д.

шина питания

Reasonable capacitance placement near the pin of the IC can make the IC output voltage jump faster. Однако, this is not the end of the problem. Due to the limited frequency response of the capacitor, it is not possible for the capacitor to generate the harmonic power needed to drive the IC output cleanly in the full frequency band. Кроме того, the transient voltage formed on the power confluence creates a voltage drop at both ends of the inductor in the decoupling path, which is the main common mode EMI interference source. How should we solve these problems?

для наших печатных плат IC, окружающий слой электропитания IC может рассматриваться как хороший высокочастотный конденсатор, который может собирать часть энергии, утерянной из дискретных конденсаторов, которые обеспечивают чистую выходную энергию высокой частоты. Кроме того, индуктивность слоя хорошей мощности меньше, поэтому переходные сигналы, синтезируемые индуктивностью, меньше, что снижает общую модель EMI.

Конечно, связь между слоем электропитания PCB и пяткой электропитания IC должна быть как можно более короткой, поскольку цифровые сигналы поднимаются все быстрее, желательно прямо на паяльную тарелку, где расположен цоколь электропитания IC, который будет обсуждаться отдельно.

чтобы управлять симболическим EMI, уровень питания должен быть хорошо спроектированным слоем питания, чтобы облегчить развязку и иметь достаточно низкую индуктивность. Кто - нибудь может спросить, насколько это хорошо? ответ на этот вопрос зависит от уровня электропитания, межслойных материалов и частоты работы (т.е. от функции IC в период подъема). обычно, разрыв между силовыми слоями составляет 6 миль, сандвич - материал FR4. эквивалентная емкость на квадратный дюйм мощности составляет около 75 pf. Очевидно, чем меньше расстояние между слоями, тем больше емкость.

приборы с длительностью подъема от 100 до 300ps являются небольшими, но при нынешних темпах развития IC на приборах от 100 до 300ps будет приходиться значительная часть времени подъема. для схемы со временем подъема от 100 до 300 PS расстояние в 3mil слоя больше не подходит для большинства приложений. В то время необходимо было использовать технологию слоистого слоя с интервалом менее 1 мил и заменить материал FR4 материалами с высокой диэлектрической проницаемостью. Теперь керамика и керамика пластика могут удовлетворить требования дизайна схемы 100 - 300 PS время подъема.

Несмотря на то, что в будущем могут быть введены новые материалы и методы, для обычных сегодня 1 - 3 НС цепи времени подъема, расстояние 3 - 6 mil слоя слоя и диэлектрика FR4, симулятор EMI может быть очень низким, эти материалы, как правило, достаточны для обработки высших гармоник и поддержания переходных сигналов на достаточно низком уровне. В данном документе указан примерный интервал между разделами 3 - 6 миллиметров для проектирования пакетов PCB.

электромагнитная защита PCB

с точки зрения маршрутизации сигналов, хорошая стратификационная стратегия должна состоять в том, чтобы поместить все сигналы в один или несколько слоёв, плотно расположенных рядом с силовым слоем или поверхностью земли. для питания хорошая стратификационная стратегия должна заключаться в том, чтобы слой питания был смещен с поверхностным слоем и чтобы расстояние между слоем питания и наземным слоем было как можно меньше. Это то, что мы называем "стратификацией".

PCB stacking

Какие методы упаковки помогают блокировать Эми? схема суммирования нижеприведенных слоёв предполагает, что ток мощности протекает на одном слое и что одно или несколько напряжений распределены в разных частях одного и того же слоя. Ситуация с несколькими слоями питания будет рассмотрена позднее.

4 - ярусная панель PCB

There are several potential problems with the 4-layer design. сначала, the gap between the power layer and the grounding layer is too large even if the signal layer is outside and the power and grounding layer are inside.

Если требования к расходам являются первыми, то следует рассмотреть следующие два альтернативных варианта традиционного четырехслойного покрытия. и то, и другое могут повысить эффективность EMI - подавления, но только в том случае, если плотность элементов на платы достаточно низка, а вокруг элемента достаточно площади, чтобы разместить нужные пакеты питания меди.

первый вариант - Это вариант, в котором внешний слой PCB является слоем, а промежуточный - слоем сигнала / мощности. питание на сигнальном слое соединяется через широкополосную линию, что приводит к низкому путевому сопротивлению электрического тока и низкому сопротивлению пути к сигнальной микрополосе. с точки зрения управления EMI, это лучшая четырехслойная структура PCB. Во втором варианте для измерения сигналов используются внешний и промежуточный слои. по сравнению с традиционными четырехслойными пластинами улучшение меньше, сопротивление между слоями так же сильно, как и традиционное четырехслойное сопротивление.

если вы хотите управлять сопротивлением линии, то вышеупомянутая схема упаковки будет осторожно помещена под силовыми установками и заземленным медным островом. Кроме того, для обеспечения связи между постоянным и низкочастотным соединением необходимо обеспечить как можно более тесную связь между источниками электропитания или медными островами, расположенными на поверхности пласта.

6 - ярусная панель PCB

Если плотность компонентов на 4 - й панели выше, то лучше всего использовать 6 - слойную панель. Однако при проектировании панели 6 ряд пакетов не может хорошо экранировать электромагнитное поле и почти не влияет на переходные сигналы, снижающие мощность шины. Ниже приводятся два примера.

Первый пример ставит питание и заземление соответственно на 2 - м и 5 - м этажах, из - за сильного бронзового импеданса питания, что крайне отрицательно сказывается на контроле над симбиотическим излучением EMI. Однако с точки зрения контроля сигнального импеданса такой подход является весьма правильным.

Во втором примере питание и заземление расположены соответственно на третьем и четвертом этажах. этот проект решает проблему с медным сопротивлением в пакете питания. из - за плохих характеристик электромагнитных экранов на первом и шестом этажах Эми добавляются к дифференциальным модулям. если количество сигнальных линий в обеих наружных слоях является минимальным, то длина линий очень коротка (менее 1 / 20 длины волны гармоник сигнала). Этот дизайн решает проблему с плохой моделью EMI. покрытие медью не связанных с агрегатами и непроницаемых участков, а заземление в медной области (один раз на 20 длин волн) может хорошо подавлять слабые модули EMI. Как отмечалось выше, участок прокладки меди должен быть увязан с многочисленными точками внутренней залежи.

конструкция 6 - го этажа с высокой пропускной способностью обычно укладывает первый и шестой этажи в пласты, где третий и четвертый этажи соединяются на землю. EMI подавляет очень хорошо, потому что между силовым слоем и прилегающей слоем есть две центральных линии микрополосного сигнала. недостатком этого проектирования является то, что в слое провода есть только два слоя. Как отмечалось выше, в тех случаях, когда внешний слой является относительно коротким, а медь размещается в беспроводной зоне, используется традиционный метод 6. то же самое может быть достигнуто и в слое.

Еще шесть слоёв компоновки - сигнал, земля, сигнал, источник питания, земля, сигнал, что делает возможным создание обстановки, необходимой для проектирования полноты высокого сигнала. сигнальный слой прилегает к наземному слою, уровень питания совпадает с слоем интерфейса. Очевидно, что недостатком является несбалансированность упаковки слоя.

это обычно приводит к проблемам обработки и изготовления. решение состоит в том, чтобы покрыть все пустоты третьего слоя медью, которая, если плотность меди третьего слоя приближается к силовым слоям или прилегающим пластам, рыхло может рассматриваться как структурно сбалансированная плата. область заполнения медью должна быть подключена к питанию или заземлена. расстояние между отверстиями соединения по - прежнему составляет 1 / 20 длины волны и не всегда соединяется где - либо. связь, но идеальная связь.

10 этажPCB board

из - за очень тонкого изоляционного слоя между многослойными слоями сопротивление между 10 - 12 слоями платы и слоями очень низкое, и вполне можно ожидать хорошей целостности сигнала при условии, что все слои и упаковки не повреждены. обработка 12 слоев толщиной 62 мм еще более затруднена, и производители могут обрабатывать 12 слоев меньше.

так как между сигнальным слоем и кольцевым слоем всегда есть изолирующий слой, то назначение 6 - го эшелона в середине конструкции 10 - го этажа не является оптимальным. Кроме того, сигнальный слой должен быть смещен с кольцевым слоем, т.е.

Проект обеспечивает хороший канал для сигнального тока и тока в цепи. Соответствующая стратегия установки проводов заключается в том, что первый этаж должен следовать направлению х, третий этаж - направлению Y, четвертый этаж - направлению х х и т.д. с точки зрения зрения зрения зрения зрения зрения зрения зрения зрения первого и третьего этажа, четвертый и седьмой этажи являются одними и теми же, а восьмой и десятый - последними. если необходимо изменить направление линии, то линия сигнала на первом этаже должна быть изменена после третьего этажа путем "перфорации". На самом деле, это может и не всегда быть возможно, но оно должно быть как можно более строго соблюдено как концепция конструкции.

Аналогичным образом, при изменении направления сигнала сигнал должен перемещаться через отверстие с 8 - го и 10 - го или 4 - го этажа на 7 - й этаж. Эта проводка обеспечивает наиболее тесную связь между линией сигнала и кольцом. например, если сигнал на первом этаже, контур на втором и только на втором, то сигнал на первом этаже, даже если через "отверстие" перейти на третий этаж, контур все еще находится на втором этаже, что сохраняет характеристики низкой индуктивности, большой емкости и хорошей электромагнитной защиты.

А если нет? например, сигнальная линия на первом этаже проходит через отверстие до десятого этажа, а затем сигнал контура должен быть найден с девятого этажа, и электрический ток контура должен быть найден через отверстие для ближайшего заземления (например, заземляющий зажим таких элементов, как сопротивление или емкость). если бы не было такого близкого отверстия, индуктивность увеличилась бы, емкость уменьшилась бы, EMI бы повысилась.

когда сигнальная линия должна быть удалена через отверстие от одной пары до другой, заземленное отверстие должно быть расположено вблизи отверстия, с тем чтобы сигнал контура мог успешно вернуться к соответствующему Соединенному слою. для 4 - го и 7 - го этажей сигнальный контур возвращается из слоя питания или из прилегающего пласта (т.е.

проектирование многоуровневого слоя

Если два слоя питания одного и того же источника напряжения требуют выходной большой ток, то плата должна быть расположена в двух слоях питания и в соединительном слое. в этом случае изолирующая оболочка устанавливается между каждым слоем питания и соединительным слоем. Это привело к образованию двух одинаковых потоков мощности для сопротивлений. Если нагромождение слоя мощности приводит к неодинаковому сопротивлению, то шунт будет неравномерным. напряжение в переходном режиме гораздо больше, электромагнитные помехи Резко увеличиваются.

если на платке есть несколько напряжений питания с различными значениями, то нужно соответственно несколько слоёв питания, помните, что каждый слой и соединительный слой созданы для разных источников питания. В обоих случаях, чтобы определить положение пары силовых слоёв и соединительного слоя на платы цепи, помните требования производителя к сбалансированной структуре.

Резюме

Потому что большинство инженеров дизайн печатной платы толщиной 62 мм, нет слепого отверстия или погребенных отверстий, the discussion on the layering and stacking of PCB is limited to this. Рекомендуемая схема расслоения может не применяться к схемам с большой толщиной. In addition, the layering methods presented in this paper are not applicable due to the different processing processes of printed circuit boards with blind holes or buried holes.