Технология PCB - Многоуровневая конструкция

Существует несколько потенциальных проблем с проектированием многослойной 4 - слойной 4 - слойной конструкции. Во - первых, традиционная четырехслойная пластина толщиной 62 мили, даже если сигнальный слой находится на внешнем слое, источник питания и заземление находятся во внутреннем слое, расстояние между силовым слоем и заземлением все еще слишком велико. Оба решения могут улучшить ингибирующую способность EMI, но только для приложений с достаточно низкой плотностью компонентов на панели и достаточной площадью вокруг компонентов (размещение требуемого медного слоя питания). Первый - предпочтительное решение. Внешний слой PCB является заземленным, а средний слой - сигнальным / энергетическим. Источники питания на сигнальном слое используют широкополосную проводку, которая может сделать сопротивление пути электрического тока ниже, а сопротивление пути микрополосы сигнала ниже. С точки зрения управления EMI, это лучшая четырехуровневая структура PCB в настоящее время. Во втором варианте внешний слой использует питание и заземление, а средний слой использует сигнал. Улучшения были меньше по сравнению с традиционными 4 - слойными пластинами, а сопротивление между слоями было таким же плохим, как и у традиционных 4 - слойных пластин.

Если вы хотите контролировать сопротивление трассировки, вышеупомянутая схема укладки должна быть очень осторожной, чтобы разместить трассу под источником питания и заземленным медным островом. Кроме того, медные острова на источнике питания или заземлении должны быть как можно более взаимосвязаны, чтобы обеспечить соединение постоянного тока и низкой частоты.

Если плотность компонентов на 4 - слоистой пластине относительно высока, то 6 - слойная пластина является лучшей. Тем не менее, некоторые схемы укладки в 6 - слойной конструкции недостаточны для защиты электромагнитного поля и мало влияют на снижение переходных сигналов от шины питания. Ниже рассматриваются два примера. В первом примере питание и заземление размещаются на втором и пятом уровнях соответственно. Из - за высокого медного сопротивления источника питания управление комбинированным излучением EMI очень неблагоприятно. Однако, с точки зрения управления сопротивлением сигнала, этот метод очень правилен. Во втором примере питание и заземление размещаются на третьем и четвертом уровнях соответственно. Конструкция решает проблему медного сопротивления питания. Из - за плохих характеристик электромагнитной защиты первого и шестого слоев дифференциальный EMI увеличивается. Если количество сигнальных линий на обоих внешних слоях является минимальным, а длина следа очень короткая (короче 1 / 20 от максимальной гармонической длины волны сигнала), эта конструкция может решить проблему дифференциального EMI. Заполните область без компонентов и следов на внешнем слое медью и заземлейте область покрытия медью (с интервалом каждые 1 / 20 длины волны), что особенно хорошо для подавления дифференциального EMI. Как упоминалось ранее, необходимо соединить медную область с внутренней плоскостью заземления в нескольких точках. Общие высокопроизводительные 6 - слойные конструкции обычно используют первый и шестой слои в качестве заземления, а третий и четвертый слои используются для питания и заземления. Поскольку между силовым и заземленным слоями находятся два слоя с двойной микроволновой сигнальной линией, они обладают хорошей способностью подавлять EMI. Недостатком этой конструкции является то, что есть только два слоя маршрутизации. Как упоминалось ранее, если внешний след короче, а медь укладывается в область без следа, то такой же уклад может быть достигнут с использованием традиционных 6 - слойных пластин. Другая 6 - слойная компоновка - это сигналы, заземление, сигналы, источники питания, заземление и сигналы, которые могут обеспечить среду, необходимую для усовершенствованной конструкции целостности сигнала. Сигнальный слой примыкает к заземленному слою, а силовой слой и заземление являются парами. Очевидно, что недостатком является несбалансированность стека слоев. Это обычно создает проблемы для производства. Решение проблемы заключается в том, чтобы заполнить все пустые участки третьего слоя медью. После заполнения меди, если плотность меди в третьем слое близка к энергетическому слою или заземлению, плата не может быть строго отнесена к структурно сбалансированным монтажным платам. Медная область должна быть подключена к источнику питания или заземлена. Расстояние между соединительными отверстиями по - прежнему составляет 1 / 20 длины волны и может не потребовать подключения повсюду, но должно быть подключено в идеальном случае.

Из - за тонкого изоляционного слоя между многослойными пластинами сопротивление между 10 или 12 слоями монтажной платы очень низкое. Пока нет проблем с расслоением и укладкой, можно ожидать хорошей целостности сигнала. Сделать 12 - слойную пластину толщиной 62 мили сложнее, и не так много производителей, способных обрабатывать 12 - слойную пластину. Поскольку между сигнальным и кольцевым слоями всегда есть изоляционный слой, решение, которое выделяет шесть промежуточных слоев для маршрутизации сигнальных линий в 10 - слойной конструкции, не является лучшим. Кроме того, важно, чтобы сигнальный слой примыкал к кольцевому слою, то есть компоновка панели была сигналом, землей, сигналом, сигналом, источником питания, землей, письмом, письмом, землей и сигналом. Эта конструкция обеспечивает хороший путь для сигнального тока и его кольцевого тока. Правильная стратегия проводки - это проводка по направлению X на первом уровне, проводка по направлению Y на третьем уровне и проводка по направлению X на четвертом уровне и так далее. Интуитивно видно, что первый и третий слои - это пара слоёв, четвертый и седьмой слои - это группа слоёв, а восьмой и десятый слои - последняя пара слоёв. Когда необходимо изменить направление проводки, сигнальная линия первого слоя должна использовать « перфорацию», чтобы добраться до третьего слоя, а затем изменить направление. На самом деле, это может быть не всегда возможно, но как концепция дизайна, она должна следовать как можно больше. Аналогичным образом, при изменении направления сигнала он должен проходить через отверстие от 8 - го и 10 - го слоев или от 4 - го до 7 - го уровня. Эта проводка обеспечивает самую тесную связь между прямым маршрутом сигнала и кольцевым контуром. Например, если сигнал маршрутизируется на первом уровне, кольцевая дорога - на втором и только на втором уровне, сигнал на первом уровне передается на третий уровень через « перфорацию». Контур все еще находится на втором уровне для поддержания характеристик низкой индуктивности, большой емкости и хороших характеристик электромагнитной защиты. А если это не так? Например, сигнальная линия на первом уровне проходит через отверстие до десятого уровня. На этом этапе сигнал кольца должен найти плоскость заземления с 9 - го этажа, а ток кольца должен найти ближайшее заземление через (например, заземление резистора или конденсатора). Если поблизости есть такой проход, вам действительно повезло. Без таких околоходовых отверстий индуктивность станет больше, емкость уменьшится, и EMI, безусловно, увеличится. Когда сигнальная линия должна выйти из текущей пары проводов через отверстие в другой проводной слой, заземляющее отверстие должно быть размещено вблизи отверстия, чтобы сигнал кольцевой линии мог плавно вернуться в соответствующий заземленный слой. Для стратифицированной комбинации 4 - го и 7 - го слоев сигнальная петля возвращается из слоя питания или заземления (т. е. 5 - го или 6 - го уровня), поскольку конденсаторная связь между слоем питания и заземлением хороша, и сигнал легко передается.

Если два силовых слоя одного и того же источника напряжения требуют выхода большого тока, монтажная плата должна быть разделена на два блока силовых слоев и заземления. В этом случае изоляция размещается между каждой парой силовых и заземленных слоев. Таким образом, мы получаем две пары силовых шин с равным сопротивлением, которые разделяют давление на ток, который мы ожидаем. Если перекрытие силовых слоев приводит к неравному сопротивлению, шунт будет неравномерным, переходное напряжение будет намного больше, и EMI резко возрастет. Если на монтажной плате имеется несколько напряжений питания с различными значениями, то соответственно требуется несколько слоев питания. Не забывайте создавать собственные пары источников питания и заземления для различных источников питания. В обоих случаях при определении местоположения парного слоя питания и заземления на монтажной плате помните требования производителя к балансировочной структуре.