En general, hi ha dues regles principals per al disseny laminat:
1. Cada capa d'enrutament ha de tenir una capa de referència adjacent (font d'alimentació o formació);
2. La capa d'alimentació principal adjacent i el terra s'han de mantenir a una distància mínima per proporcionar una gran capacitança d'acoblament;
El següent és un exemple d'una pila de dues a vuit capes:
A. Placa PCB d'una sola cara i placa PCB de doble cara laminada
Per a dues capes, com que el nombre de capes és petit, no hi ha cap problema de laminació. El control de la radiació EMI es considera principalment a partir del cablejat i la disposició;
La compatibilitat electromagnètica de les plaques d'una sola capa i de doble capa és cada cop més prominent. La raó principal d'aquest fenomen és que l'àrea del bucle de senyal és massa gran, cosa que no només produeix una forta radiació electromagnètica, sinó que també fa que el circuit sigui sensible a les interferències externes. La manera més senzilla de millorar la compatibilitat electromagnètica d'una línia és reduir l'àrea del bucle d'un senyal crític.
Senyal crític: Des de la perspectiva de la compatibilitat electromagnètica, el senyal crític es refereix principalment al senyal que produeix una radiació forta i és sensible al món exterior. Els senyals que poden produir una radiació forta solen ser senyals periòdics, com ara senyals baixos de rellotges o adreces. Els senyals sensibles a les interferències són aquells amb nivells baixos de senyals analògics.
Les plaques d'una i doble capa s'utilitzen normalment en dissenys de simulació de baixa freqüència per sota de 10 kHz:
1) Col·locar els cables d'alimentació sobre la mateixa capa de manera radial i minimitzar la suma de la longitud de les línies;
2) Quan passeu pel cable d'alimentació i el cable de terra, a prop l'un de l'altre; Col·loqueu un cable de terra a prop del cable de senyal clau el més a prop possible. D'aquesta manera, es forma una àrea de bucle més petita i es redueix la sensibilitat de la radiació de mode diferencial a les interferències externes. Quan s'afegeix un cable de terra al costat del cable de senyal, es forma un circuit amb la àrea més petita i el corrent del senyal s'ha de canalitzar a través d'aquest circuit en lloc de l'altra ruta de terra.
3) Si es tracta d'una placa de circuit de doble capa, pot estar a l'altre costat de la placa de circuit, a prop de la línia de senyal inferior, al llarg del teixit de la línia de senyal, un cable de terra, una línia tan ampla com sigui possible. L'àrea del circuit resultant és igual al gruix de la placa de circuit multiplicat per la longitud de la línia de senyal.
B. Laminació de quatre capes
1. Signatura-terra (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Per a tots dos dissenys laminats, el problema potencial rau en el gruix tradicional de la placa d'1,6 mm (62 mil·límetres). L'espaiat entre capes esdevindrà gran, cosa que no només afavorirà el control de la impedància, l'acoblament entre capes i el blindatge; en particular, el gran espaiat entre les capes de la font d'alimentació redueix la capacitança de la placa i no afavoreix el filtratge del soroll.
Per al primer esquema, normalment s'utilitza en el cas d'un gran nombre de xips a la placa. Aquest esquema pot obtenir un millor rendiment SI, però el rendiment EMI no és tan bo, que es controla principalment pel cablejat i altres detalls. Atenció principal: la formació es col·loca a la capa de senyal de la capa de senyal més densa, propiciant l'absorció i la supressió de la radiació; augmenta l'àrea de la placa per reflectir la regla 20H.
Per al segon esquema, normalment s'utilitza quan la densitat del xip a la placa és prou baixa i hi ha prou àrea al voltant del xip per col·locar el recobriment de coure de potència necessari. En aquest esquema, la capa exterior de la PCB és tota d'estrat, i les dues capes del mig són capa de senyal/potència. La font d'alimentació a la capa de senyal es dirigeix amb una línia ampla, cosa que pot fer que la impedància del camí del corrent de la font d'alimentació sigui baixa, i la impedància del camí de la microstrip del senyal també sigui baixa, i també pot protegir la radiació del senyal intern a través de la capa exterior. Des del punt de vista del control d'EMI, aquesta és la millor estructura de PCB de 4 capes disponible.
Atenció principal: les dues capes centrals del senyal, l'espaiat de la capa de barreja de potència ha d'estar obert, la direcció de la línia és vertical, evitant la diafonia; zona del panell de control adequada, reflectint les regles 20H; si es vol controlar la impedància dels cables, col·loqueu amb molta cura els cables sota les illes de coure de la font d'alimentació i la terra. A més, la font d'alimentació o el coure de col·locació han d'estar interconnectats tant com sigui possible per garantir la connectivitat de CC i baixa freqüència.
C. Laminació de sis capes de plaques
Per al disseny d'una alta densitat de xips i una alta freqüència de rellotge, s'ha de tenir en compte el disseny d'una placa de 6 capes. Es recomana el mètode de laminació:
1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Per a aquest esquema, l'esquema de laminació aconsegueix una bona integritat del senyal, amb la capa de senyal adjacent a la capa de terra, la capa d'alimentació emparellada amb la capa de terra, la impedància de cada capa d'enrutament es pot controlar bé i ambdues capes poden absorbir bé les línies magnètiques. A més, pot proporcionar una millor ruta de retorn per a cada capa de senyal sota la condició de subministrament i formació d'alimentació complets.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Per a aquest esquema, aquest esquema només s'aplica al cas on la densitat del dispositiu no és gaire alta. Aquesta capa té tots els avantatges de la capa superior, i el pla de terra de la capa superior i inferior és relativament complet, cosa que es pot utilitzar com una millor capa de blindatge. És important tenir en compte que la capa d'alimentació ha d'estar a prop de la capa que no és el pla del component principal, perquè el pla inferior serà més complet. Per tant, el rendiment EMI és millor que el primer esquema.
Resum: Per a l'esquema de placa de sis capes, s'ha de minimitzar l'espai entre la capa d'alimentació i la terra per obtenir un bon acoblament de potència i terra. Tanmateix, tot i que el gruix de la placa de 62 mil·límetres i l'espai entre capes es redueixen, encara és difícil controlar que l'espai entre la font d'alimentació principal i la capa de terra sigui molt petit. En comparació amb el primer i el segon esquema, el cost del segon esquema augmenta considerablement. Per tant, normalment escollim la primera opció quan apilem. Durant el disseny, seguim les regles de 20H i les regles de la capa de mirall.
D. Laminació de vuit capes
1, A causa de la baixa capacitat d'absorció electromagnètica i la gran impedància de potència, aquesta no és una bona manera de laminació. La seva estructura és la següent:
1. Superfície de component de senyal 1, capa de cablejat de microstrip
2. Capa d'enrutament microstrip interna de senyal 2, bona capa d'enrutament (direcció X)
3. Terra
4. Capa d'enrutament de línia de franja de senyal 3, bona capa d'enrutament (direcció Y)
5. Capa d'encaminament de cables de senyal 4
6. Poder
7. Capa de cablejat microstrip intern de senyal 5
8. Capa de cablejat de microstrip de senyal 6
2. És una variant del tercer mode d'apilament. Gràcies a l'addició de la capa de referència, té un millor rendiment EMI i la impedància característica de cada capa de senyal es pot controlar bé.
1. Superfície de component 1 del senyal, capa de cablejat de microstrip, bona capa de cablejat
2. Estrat terrestre, bona capacitat d'absorció d'ones electromagnètiques
3. Capa d'encaminament de cables de senyal 2. Bona capa d'encaminament de cables
4. La capa de potència i els següents estrats constitueixen una excel·lent absorció electromagnètica 5. L'estrat terrestre
6. Capa d'enrutament de cables de senyal 3. Bona capa d'enrutament de cables
7. Formació de potència, amb gran impedància de potència
8. Capa de cable de microstrip de senyal 4. Bona capa de cable
3, El millor mode d'apilament, perquè l'ús del pla de referència terrestre multicapa té una molt bona capacitat d'absorció geomagnètica.
1. Superfície de component 1 del senyal, capa de cablejat de microstrip, bona capa de cablejat
2. Estrat terrestre, bona capacitat d'absorció d'ones electromagnètiques
3. Capa d'encaminament de cables de senyal 2. Bona capa d'encaminament de cables
4. La capa de potència i els següents estrats constitueixen una excel·lent absorció electromagnètica 5. L'estrat terrestre
6. Capa d'enrutament de cables de senyal 3. Bona capa d'enrutament de cables
7. Estrat terrestre, millor capacitat d'absorció d'ones electromagnètiques
8. Capa de cable de microstrip de senyal 4. Bona capa de cable
L'elecció de quantes capes utilitzar i com utilitzar-les depèn del nombre de xarxes de senyal a la placa, la densitat del dispositiu, la densitat de PIN, la freqüència del senyal, la mida de la placa i molts altres factors. Hem de tenir en compte aquests factors. Com més xarxes de senyal hi hagi, com més alta sigui la densitat del dispositiu, com més alta sigui la densitat de PIN, més alta serà la freqüència. Cal adoptar un disseny de senyal en la mesura que sigui possible. Per a un bon rendiment EMI, és millor assegurar-se que cada capa de senyal tingui la seva pròpia capa de referència.
Data de publicació: 26 de juny de 2023
