En xeral, hai dúas regras principais para o deseño laminado:
1. Cada capa de enrutamento debe ter unha capa de referencia adxacente (fonte de alimentación ou formación);
2. A capa de alimentación principal adxacente e o chan deben manterse a unha distancia mínima para proporcionar unha gran capacitancia de acoplamento;
O seguinte é un exemplo dunha pila de dúas a oito capas:
A. Placa PCB dun só lado e placa PCB de dobre laminada
Para dúas capas, debido a que o número de capas é pequeno, non hai problema de laminación. O control da radiación EMI considérase principalmente a partir do cableado e o deseño;
A compatibilidade electromagnética das placas dunha e dúas capas é cada vez máis destacada. A principal razón deste fenómeno é que a área do bucle de sinal é demasiado grande, o que non só produce unha forte radiación electromagnética, senón que tamén fai que o circuíto sexa sensible ás interferencias externas. A forma máis sinxela de mellorar a compatibilidade electromagnética dunha liña é reducir a área do bucle dun sinal crítico.
Sinal crítico: Desde a perspectiva da compatibilidade electromagnética, o sinal crítico refírese principalmente ao sinal que produce unha radiación forte e é sensible ao mundo exterior. Os sinais que poden producir unha radiación forte adoitan ser sinais periódicos, como os sinais baixos de reloxos ou enderezos. Os sinais sensibles ás interferencias son aqueles con niveis baixos de sinais analóxicos.
As placas dunha e dúas capas adoitan empregarse en deseños de simulación de baixa frecuencia por debaixo de 10 kHz:
1) Dispor os cables de alimentación na mesma capa de xeito radial e minimizar a suma da lonxitude das liñas;
2) Ao pasar polo cable de alimentación e o cable de terra, estes deben estar preto un do outro; coloque un cable de terra preto do cable de sinal clave o máis preto posible. Deste xeito, fórmase unha área de bucle máis pequena e redúcese a sensibilidade da radiación do modo diferencial ás interferencias externas. Cando se engade un cable de terra xunto ao cable de sinal, fórmase un circuíto coa área máis pequena e a corrente do sinal debe pasar por este circuíto en lugar de pola outra ruta de terra.
3) Se se trata dunha placa de circuíto de dobre capa, pode colocarse no outro lado da placa de circuíto, preto da liña de sinal inferior, ao longo do tecido da liña de sinal, un cable de terra, unha liña o máis ancha posible. A área do circuíto resultante é igual ao grosor da placa de circuíto multiplicado pola lonxitude da liña de sinal.
B. Laminación de catro capas
1. Sinatura-terra (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Para ambos os dous deseños laminados, o problema potencial reside no grosor tradicional da placa de 1,6 mm (62 mil). O espazado entre capas farase grande, o que non só favorece o control da impedancia, o acoplamento entre capas e o blindaxe; en particular, o gran espazado entre as capas da fonte de alimentación reduce a capacitancia da placa e non favorece o filtrado do ruído.
Para o primeiro esquema, adoita empregarse no caso dun gran número de chips na placa. Este esquema pode obter un mellor rendemento SI, pero o rendemento EMI non é tan bo, o que se controla principalmente polo cableado e outros detalles. Atención principal: a formación colócase na capa de sinal da capa de sinal máis densa, o que favorece a absorción e a supresión da radiación; aumenta a área da placa para reflectir a regra 20H.
Para o segundo esquema, adoita empregarse cando a densidade do chip na placa é o suficientemente baixa e hai suficiente área arredor do chip para colocar o revestimento de cobre de potencia requirido. Neste esquema, a capa exterior da PCB é toda estrato, e as dúas capas intermedias son capa de sinal/potencia. A fonte de alimentación na capa de sinal está enrutada cunha liña ancha, o que pode facer que a impedancia da ruta da corrente da fonte de alimentación sexa baixa e que a impedancia da ruta da microstrip de sinal tamén sexa baixa, e tamén pode protexer a radiación do sinal interno a través da capa exterior. Desde o punto de vista do control de EMI, esta é a mellor estrutura de PCB de 4 capas dispoñible.
Atención principal: as dúas capas intermedias de sinal, o espazado da capa de mestura de potencia deben estar aberto, a dirección da liña é vertical, evitando a diafonía; área do panel de control axeitada, reflectindo as regras 20H; se se vai controlar a impedancia dos cables, coloque con moito coidado os cables debaixo das illas de cobre da fonte de alimentación e a terra. Ademais, a fonte de alimentación ou o cobre de colocación deben estar interconectados tanto como sexa posible para garantir a conectividade de CC e baixa frecuencia.
C. Laminación de seis capas de placas
Para o deseño de alta densidade de chips e alta frecuencia de reloxo, débese considerar o deseño dunha placa de 6 capas. Recoméndase o método de laminación:
1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Para este esquema, o esquema de laminación consegue unha boa integridade do sinal, coa capa de sinal adxacente á capa de terra, a capa de potencia emparellada coa capa de terra, a impedancia de cada capa de enrutamento pode ser ben controlada e ambas as capas poden absorber ben as liñas magnéticas. Ademais, pode proporcionar unha mellor ruta de retorno para cada capa de sinal baixo a condición de subministración e formación de enerxía completas.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Para este esquema, este esquema só se aplica ao caso no que a densidade do dispositivo non é moi alta. Esta capa ten todas as vantaxes da capa superior, e o plano de terra das capas superior e inferior é relativamente completo, o que se pode usar como unha mellor capa de blindaxe. É importante ter en conta que a capa de alimentación debe estar preto da capa que non é o plano do compoñente principal, porque o plano inferior estará máis completo. Polo tanto, o rendemento EMI é mellor que o primeiro esquema.
Resumo: Para o esquema da placa de seis capas, o espazo entre a capa de alimentación e a terra debe minimizarse para obter un bo acoplamento de potencia e terra. Non obstante, aínda que o grosor da placa de 62 mil e o espazo entre as capas sexan reducidos, segue sendo difícil controlar o espazo entre a fonte de alimentación principal e a capa de terra para que sexa moi pequeno. En comparación co primeiro esquema e o segundo esquema, o custo do segundo esquema aumenta considerablemente. Polo tanto, normalmente escollemos a primeira opción cando apilamos. Durante o deseño, séguense as regras 20H e as regras da capa de espello.
D. Laminación de oito capas
1. Debido á baixa capacidade de absorción electromagnética e á gran impedancia de potencia, este non é un bo método de laminación. A súa estrutura é a seguinte:
1. Superficie de compoñente 1 de sinal, capa de cableado microstrip
2. Capa de enrutamento microstrip interna de sinal 2, boa capa de enrutamento (dirección X)
3. Solo
4. Capa de enrutamento de liña de franxa de sinal 3, boa capa de enrutamento (dirección Y)
5. Sinal 4 Capa de enrutamento de cables
6. Poder
7. Capa de cableado microstrip interna de sinal 5
8. Capa de cableado de microstrip de sinal 6
2. É unha variante do terceiro modo de apilamento. Debido á adición da capa de referencia, ten un mellor rendemento EMI e a impedancia característica de cada capa de sinal pódese controlar ben.
1. Superficie de compoñente 1 de sinal, capa de cableado microstrip, boa capa de cableado
2. Estrato terrestre, boa capacidade de absorción de ondas electromagnéticas
3. Capa de enrutamento de cables de sinal 2. Boa capa de enrutamento de cables
4. Capa de enerxía e os seguintes estratos constitúen unha excelente absorción electromagnética 5. Estrato terrestre
6. Capa de enrutamento de cables de sinal 3. Boa capa de enrutamento de cables
7. Formación de potencia, con gran impedancia de potencia
8. Capa de cable microstrip de sinal 4. Boa capa de cable
3, O mellor modo de apilamento, porque o uso dun plano de referencia terrestre multicapa ten unha moi boa capacidade de absorción xeomagnética.
1. Superficie de compoñente 1 de sinal, capa de cableado microstrip, boa capa de cableado
2. Estrato terrestre, boa capacidade de absorción de ondas electromagnéticas
3. Capa de enrutamento de cables de sinal 2. Boa capa de enrutamento de cables
4. Capa de enerxía e os seguintes estratos constitúen unha excelente absorción electromagnética 5. Estrato terrestre
6. Capa de enrutamento de cables de sinal 3. Boa capa de enrutamento de cables
7. Estrato terrestre, mellor capacidade de absorción de ondas electromagnéticas
8. Capa de cable microstrip de sinal 4. Boa capa de cable
A elección de cantas capas usar e como usalas depende do número de redes de sinal na placa, a densidade do dispositivo, a densidade de PIN, a frecuencia do sinal, o tamaño da placa e moitos outros factores. Debemos ter en conta estes factores. Canto maior sexa o número de redes de sinal, maior será a densidade do dispositivo, maior será a densidade de PIN e maior será a frecuencia do deseño do sinal, o que se debe adoptar na medida do posible. Para un bo rendemento EMI, é mellor garantir que cada capa de sinal teña a súa propia capa de referencia.
Data de publicación: 26 de xuño de 2023
