Технология PCB - Принципы, которые следует соблюдать при проектировании ламината ПХД

При проектировании PCB (печатных плат) одним из самых фундаментальных вопросов, которые необходимо учитывать, является количество кабельного слоя, плоскости заземления и плоскости питания, необходимых для выполнения функций схемы, а также слоя проводки печатной платы, плоскости земной линии и источника питания. Определение плоского слоя связано с такими требованиями, как мощность схемы, целостность сигнала, EMI, EMC и стоимость производства. Для большинства проектов существует множество противоречивых требований к производительности PCB, целевой стоимости, технологии производства и сложности системы. Конструкция ламината PCB обычно определяется путем компромисса с учетом различных факторов. Высокоскоростные цифровые и радиосхемы обычно имеют многослойную конструкцию.

Восемь принципов, которые следует учитывать при проектировании каскадов, заключаются в следующем:

1.Стратификация

В многослойной ПХД она обычно содержит сигнальный слой (S), мощную плоскость (P) и плоскость земли (GND). Силовая плоскость и плоскость земли обычно являются твердыми плоскостями без разделений. Они обеспечит хороший путь возвращения тока с низким импедансом для тока соседних сигнальных следов. Слой сигнала в основном расположен между этими слоями мощной или земной эталонной плоскости, образуя симметричную полосную линию или асимметричную полосную линию. Верхние и нижние слои многослойной ПХД обычно используются для размещения компонентов и небольшого количества следов. Эти сигнальные следы не должны быть слишком длинными, чтобы уменьшить прямое излучение, генерируемое следами.

2.Определить единую плоскость отсчета мощности (плоскость мощности)

Использование отдельных конденсаторов является важной мерой для решения целостности электроэнергии. Разключительные конденсаторы могут быть размещены только на верхнем и нижнем слоях PCB. Следы, подушки и проходы разъединяющих конденсаторов серьезно повлияют на эффект разъединяющих конденсаторов. Это требует, чтобы следы, соединяющие разъединяющие конденсаторы, были как можно короткими и широкими при проектировании, а проводы, подключенные к витам, также должны держать его как можно коротким. Например, в высокоскоростной цифровой схеме вы можете разместить конденсатор разъединения на верхнем слое PCB, назначить второй слой высокоскоростной цифровой схеме (такой как процессор) в качестве слоя питания, использовать третий слой в качестве слоя сигнала и использовать четвертый слой в качестве слоя сигнала. Установлена как высокоскоростная цифровая схема земли.

Кроме того, старайтесь обеспечить, чтобы сигнальная линия, управляемая одним и тем же высокоскоростным цифровым устройством, использовала тот же уровень питания, что и опорная плоскость, и этот уровень питания является слоем питания высокоскоростного цифрового устройства.

3.Определить многомощную эталонную плоскость

Многомощная эталонная плоскость будет разделена на несколько физических областей с разными напряжениями. Если сигнальный слой находится близко к слою многоисточника питания, сигнальный ток на близлежащем сигнальном слое столкнется с нежелательным возвращающимся путём, вызывая пробелы в возвращающемся пути. Для высокоскоростных цифровых сигналов эта необоснованная конструкция обратного пути может вызвать серьезные проблемы, поэтому требуется, чтобы высокоскоростная цифровая провода сигнала была далека от многомощной эталонной плоскости.

4.Определить несколько наземных эталонных плоскостей (наземные плоскости)

Несколько земных эталонных плоскостей (земных плоскостей) могут обеспечить хороший путь возвращения тока с низким импедансом, который может уменьшить EMl общего режима. Земельная плоскость и мощная плоскость должны быть плотно соединены, а сигнальный слой также должен быть плотно соединен с прилегающей эталонной плоскостью. Это может быть достигнуто путем уменьшения толщины среды между слоями.

5. Разумно конструируйте сочетание проводки

Два слоя, охватывающие путь сигнала, называются "комбинацией проводки". Лучшая конструкция комбинации проводки заключается в том, чтобы избежать потока обратного тока от одной эталонной плоскости к другой, но от одной точки (поверхности) эталонной плоскости к другой точке (поверхности). Для завершения сложной проводки неизбежно переход следов из слоя в слой. При переключении между слоями сигнала убедитесь, что обратный ток может плавно течь из одной эталонной плоскости в другую. В конструкции разумно использовать соседние слои в качестве сочетания проводки. Если путь сигнала должен охватывать несколько слоев, обычно не разумно использовать его в качестве сочетания проводок, потому что путь через несколько слоев не гладкий для возвращающегося тока. Хотя можно уменьшить отскок земли путем размещения разъединяющих конденсаторов вблизи проездок или уменьшения толщины диэлектрика между эталонными плоскостями, это не хорошая конструкция.

6.Set направление проводки

На одном и том же слое сигнала следует обеспечить, чтобы большинство направлений проводки были последовательными и должны быть ортогональными к направлению проводки соседних слоев сигнала. Например, направление проводки одного сигнального слоя может быть установлено в качестве направления "оси Y", а направление проводки другого соседнего сигнального слоя может быть установлено в качестве направления "оси X".

7.Adopt структура слоя с четными номерами

Из конструированного стека PCB можно обнаружить, что почти все классические конструкции стека являются чётными, а не нечетными слоями. Эта чрезвычайная ситуация вызвана множеством факторов, как показано ниже.

Из процесса изготовления печатных плат понятно, что все проводящие слои в платах хранятся на слое сердечника. Материал для сердечника обычно является двухсторонним покрытием. Когда слой сердечника полностью используется, количество проводящих слоев печатной платы является четным.

Четные печатные платы имеют преимущества с точки зрения затрат. Из - за отсутствия слоя диэлектрика и меди стоимость сырья для печатных плат с нечетными номерами несколько ниже, чем стоимость печатных плат с четными номерами. Однако, поскольку печатные платы с нечетным номером требуют добавления нестандартного процесса склеивания слоя сердечника на основе процесса конструкции сердечника, стоимость обработки печатных плат с нечетным номером значительно выше, чем у печатных плат с четным номером. По сравнению с обычной структурой слоя сердечника добавление меди в структуру слоя сердечника может привести к снижению эффективности производства и увеличению производственного цикла. Перед ламинацией и склеиванием наружный слой сердечника требует дополнительной обработки, что увеличивает риск царапин на внешнем слое и неправильного травления. Дополнительная внешняя обработка значительно увеличит производственные затраты.

Когда печатная плата находится в процессе многослойного соединения схемы, когда внутренние и внешние слои охлаждаются, различные напряжения ламинирования заставят печатную плату изгибаться в разных степенях. Кроме того, по мере увеличения толщины платы, риск изгибания композитной печатной платы с двумя разными структурами становится больше. Нечетные платы легко изгибнуть, а печатные платы с четными номерами могут избежать изгибания платы.

При проектировании, если нечетный слой сложен, количество слоев может быть увеличено с помощью следующих методов.

Если слой питания печатной платы конструкции является четным числом, а слой сигнала - нечетным числом, может быть принят метод добавления слоя сигнала. Дополнительный слой сигнала не приведет к увеличению затрат, но может сократить время обработки и улучшить качество печатной платы.

Если вы конструируете печатную плату с нечетным количеством слоев мощности и четным количеством слоев сигнала, вы можете использовать метод добавления слоя мощности. И еще один простой метод - добавить слой заземления в середине стека без изменения других настроек, то есть сначала маршрутизировать печатную плату на нечетный номерный слой, а затем скопировать слой заземления в середине.

В микроволновых схемах и схемах смешанных сред (различные диэлектрические константы) пустый слой сигнала может быть добавлен вблизи центра стека печатных плат для минимизации дисбаланса стека.

8.Рассмотрения затрат

С точки зрения стоимости производства, с той же площадью ПХД, стоимость многослойной платы определенно выше, чем однослойной и двухслойной платы, и чем больше слоев, тем выше стоимость. Но при рассмотрении реализации функций схемы и миниатюризации платы и обеспечения целостности сигнала, EMl, EMC и других показателей производительности, многослойные платы должны использоваться как можно больше. Всесторонняя оценка, разница в стоимости между многослойными платами и однослойными платами не будет намного выше, чем ожидалось.