Generell gibt es zwei Hauptregeln für die laminierte Konstruktion:
1. Jede Routing-Schicht muss eine benachbarte Referenzschicht (Stromversorgung oder Formation) haben.
2. Die angrenzende Hauptstromschicht und die Erde sollten einen Mindestabstand einhalten, um eine große Kopplungskapazität bereitzustellen.
Das Folgende ist ein Beispiel für einen Stapel von zwei bis acht Schichten:
A. einseitige Leiterplatte und doppelseitige Leiterplatte laminiert
Bei zwei Schichten gibt es aufgrund der geringen Anzahl von Schichten kein Laminierungsproblem. Die EMI-Strahlungskontrolle wird hauptsächlich bei der Verdrahtung und dem Layout berücksichtigt.
Die elektromagnetische Verträglichkeit von ein- und zweilagigen Platten gewinnt zunehmend an Bedeutung. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Fläche der Signalschleife zu groß ist. Dies erzeugt nicht nur starke elektromagnetische Strahlung, sondern macht die Schaltung auch empfindlich gegenüber externen Störungen. Die einfachste Möglichkeit, die elektromagnetische Verträglichkeit einer Leitung zu verbessern, besteht darin, die Schleifenfläche eines kritischen Signals zu reduzieren.
Kritisches Signal: Aus Sicht der elektromagnetischen Verträglichkeit bezieht sich ein kritisches Signal hauptsächlich auf Signale, die starke Strahlung erzeugen und empfindlich auf die Außenwelt reagieren. Signale, die starke Strahlung erzeugen können, sind in der Regel periodische Signale, wie z. B. schwache Takt- oder Adresssignale. Störempfindliche Signale sind Signale mit niedrigem Pegel analoger Signale.
Ein- und Doppelschichtplatten werden normalerweise in Niederfrequenzsimulationsdesigns unter 10 kHz verwendet:
1) Verlegen Sie die Stromkabel radial auf derselben Ebene und minimieren Sie die Summe der Leitungslängen.
2) Beim Verlegen von Stromversorgungs- und Erdungskabel sollten diese dicht beieinander liegen. Verlegen Sie ein Erdungskabel so nah wie möglich an das Hauptsignalkabel. Dadurch wird die Schleifenfläche verkleinert und die Empfindlichkeit der Gegentaktstrahlung gegenüber externen Störungen verringert. Wird neben dem Signalkabel ein Erdungskabel hinzugefügt, entsteht ein Stromkreis mit der kleinsten Fläche, und der Signalstrom muss durch diesen Stromkreis und nicht über den anderen Erdungspfad geleitet werden.
3) Handelt es sich um eine doppellagige Leiterplatte, kann auf der anderen Seite der Leiterplatte, nahe der darunterliegenden Signalleitung, ein möglichst breites Erdungskabel entlang der Signalleitung verlegt werden. Die resultierende Schaltungsfläche entspricht der Dicke der Leiterplatte multipliziert mit der Länge der Signalleitung.
B. Laminierung von vier Schichten
1. Sig-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Bei beiden laminierten Designs liegt das potenzielle Problem in der herkömmlichen Plattendicke von 1,6 mm (62 mil). Der Schichtabstand wird groß, was nicht nur der Impedanzkontrolle, der Zwischenschichtkopplung und der Abschirmung förderlich ist; insbesondere verringert der große Abstand zwischen den Stromversorgungsschichten die Plattenkapazität und ist der Rauschfilterung nicht förderlich.
Das erste Schema wird normalerweise bei einer großen Anzahl von Chips auf der Platine verwendet. Dieses Schema kann eine bessere SI-Leistung erzielen, die EMI-Leistung ist jedoch nicht so gut, was hauptsächlich durch die Verkabelung und andere Details gesteuert wird. Hauptaugenmerk: Die Formation wird in der Signalschicht der dichtesten Signalschicht platziert, was der Absorption und Unterdrückung von Strahlung förderlich ist. Vergrößern Sie die Plattenfläche, um die 20H-Regel zu berücksichtigen.
Das zweite Schema wird üblicherweise verwendet, wenn die Chipdichte auf der Platine gering genug ist und um den Chip herum ausreichend Platz für die erforderliche Kupferbeschichtung vorhanden ist. Bei diesem Schema besteht die äußere Lage der Leiterplatte ausschließlich aus Stratum, die beiden mittleren Lagen dienen als Signal-/Leistungslage. Die Stromversorgung auf der Signallage wird über eine breite Leitung geführt, wodurch die Pfadimpedanz des Versorgungsstroms niedrig gehalten wird. Auch die Impedanz des Signal-Mikrostreifenpfads ist niedrig und kann die innere Signalstrahlung durch die äußere Lage abschirmen. Aus Sicht der EMI-Kontrolle ist dies die beste verfügbare 4-Lagen-Leiterplattenstruktur.
Hauptaugenmerk: Die beiden mittleren Signalschichten und die Leistungsmischschicht sollten einen offenen Abstand aufweisen und die Leitungsrichtung vertikal sein, um Übersprechen zu vermeiden. Geeigneter Bedienfeldbereich, der den 20H-Regeln entspricht. Wenn die Impedanz der Kabel kontrolliert werden soll, verlegen Sie die Kabel sehr sorgfältig unter den Kupferinseln der Stromversorgung und der Erdung. Darüber hinaus sollten die Stromversorgung oder das verlegte Kupfer so weit wie möglich miteinander verbunden sein, um die Gleichstrom- und Niederfrequenzkonnektivität zu gewährleisten.
C. Laminierung von sechs Plattenschichten
Für das Design mit hoher Chipdichte und hoher Taktfrequenz sollte das Design einer 6-Lagen-Platine in Betracht gezogen werden. Die Laminierungsmethode wird empfohlen:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Bei diesem Schema erreicht das Laminierungsschema eine gute Signalintegrität. Die Signalschicht grenzt an die Erdungsschicht, die Leistungsschicht ist mit der Erdungsschicht gepaart, die Impedanz jeder Routing-Schicht lässt sich gut steuern und beide Schichten können magnetische Leitungen gut absorbieren. Darüber hinaus kann es bei vollständiger Stromversorgung und -bildung einen besseren Rückweg für jede Signalschicht bieten.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Dieses Schema gilt nur für den Fall, dass die Gerätedichte nicht sehr hoch ist. Diese Schicht bietet alle Vorteile der oberen Schicht, und die Massefläche der oberen und unteren Schicht ist relativ vollständig, was als bessere Abschirmschicht dienen kann. Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Leistungsschicht in der Nähe der Schicht befinden sollte, die nicht die Hauptkomponentenebene ist, da die untere Ebene vollständiger ist. Daher ist die EMI-Leistung besser als beim ersten Schema.
Zusammenfassung: Bei der sechslagigen Platine sollte der Abstand zwischen der Versorgungsschicht und der Masse minimiert werden, um eine gute Strom- und Massekopplung zu erreichen. Trotz der reduzierten Plattendicke von 62 mil und des reduzierten Abstands zwischen den Schichten ist es jedoch immer noch schwierig, den Abstand zwischen der Hauptstromquelle und der Masseschicht sehr klein zu halten. Im Vergleich zum ersten und zweiten Schema sind die Kosten des zweiten Schemas deutlich höher. Daher wählen wir beim Stapeln in der Regel die erste Option. Beachten Sie beim Design die 20H-Regeln und die Regeln für die Spiegelschicht.
D. Laminierung von acht Schichten
1. Aufgrund der geringen elektromagnetischen Absorptionskapazität und der hohen Leistungsimpedanz ist dies keine gute Laminierungsmethode. Die Struktur ist wie folgt:
1.Signal 1 Komponentenoberfläche, Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht
2.Signal 2 interne Mikrostreifen-Routing-Schicht, gute Routing-Schicht (X-Richtung)
3.Boden
4.Signal 3 Streifenleitungs-Routing-Schicht, gute Routing-Schicht (Y-Richtung)
5.Signal 4 Kabelführungsebene
6.Macht
7.Signal 5 interne Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht
8.Signal 6 Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht
2. Es handelt sich um eine Variante des dritten Stapelmodus. Durch die zusätzliche Referenzschicht weist es eine bessere EMI-Leistung auf und die charakteristische Impedanz jeder Signalschicht kann gut gesteuert werden
1.Signal 1 Komponentenoberfläche, Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht
2. Bodenschicht, gute Absorptionsfähigkeit für elektromagnetische Wellen
3.Signal 2 Kabelführungsschicht. Gute Kabelführungsschicht
4. Die Leistungsschicht und die folgenden Schichten bilden eine hervorragende elektromagnetische Absorption. 5. Die Erdungsschicht
6.Signal 3 Kabelführungsschicht. Gute Kabelführungsschicht
7.Leistungsbildung mit großer Leistungsimpedanz
8.Signal 4 Microstrip-Kabelschicht. Gute Kabelschicht
3. Der beste Stapelmodus, da die Verwendung einer mehrschichtigen Bodenreferenzebene eine sehr gute geomagnetische Absorptionskapazität aufweist.
1.Signal 1 Komponentenoberfläche, Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht
2. Bodenschicht, gute Absorptionsfähigkeit für elektromagnetische Wellen
3.Signal 2 Kabelführungsschicht. Gute Kabelführungsschicht
4. Die Leistungsschicht und die folgenden Schichten bilden eine hervorragende elektromagnetische Absorption. 5. Die Erdungsschicht
6.Signal 3 Kabelführungsschicht. Gute Kabelführungsschicht
7. Bodenschicht, bessere Absorptionsfähigkeit elektromagnetischer Wellen
8.Signal 4 Microstrip-Kabelschicht. Gute Kabelschicht
Die Wahl der Anzahl und Art der Schichten hängt von der Anzahl der Signalnetzwerke auf der Platine, der Gerätedichte, der PIN-Dichte, der Signalfrequenz, der Platinengröße und vielen weiteren Faktoren ab. Diese Faktoren müssen berücksichtigt werden. Je höher die Anzahl der Signalnetzwerke, desto höher die Gerätedichte, desto höher die PIN-Dichte und desto höher die Frequenz des Signaldesigns. Für eine gute EMI-Leistung ist es am besten, wenn jede Signalschicht über eine eigene Referenzschicht verfügt.
Beitragszeit: 26. Juni 2023
