Im Allgemeinen gibt es zwei Hauptregeln für die laminierte Gestaltung:
1. Jede Routing-Schicht muss über eine angrenzende Referenzschicht (Stromversorgung oder Formation) verfügen.
2. Die angrenzende Hauptstromschicht und die Erde sollten in einem Mindestabstand gehalten werden, um eine große Kopplungskapazität bereitzustellen;
Das Folgende ist ein Beispiel für einen zweischichtigen bis achtschichtigen Stapel:
A.einseitige Leiterplatte und doppelseitige Leiterplatte laminiert
Bei zwei Schichten gibt es kein Laminierungsproblem, da die Anzahl der Schichten gering ist.Die Kontrolle der EMI-Strahlung wird hauptsächlich bei der Verkabelung und dem Layout berücksichtigt.
Die elektromagnetische Verträglichkeit von einschichtigen und doppelschichtigen Platten rückt immer mehr in den Vordergrund.Der Hauptgrund für dieses Phänomen liegt darin, dass die Fläche der Signalschleife zu groß ist, was nicht nur zu starker elektromagnetischer Strahlung führt, sondern den Schaltkreis auch empfindlich gegenüber externen Störungen macht.Der einfachste Weg, 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 das Signal, das starke Strahlung erzeugt und empfindlich auf die Außenwelt reagiert.Bei den Signalen, die starke Strahlung erzeugen können, handelt es sich in der Regel um periodische Signale, beispielsweise niedrige Signale von Takten oder Adressen.Interferenzempfindliche Signale sind solche mit geringen analogen Signalpegeln.
Ein- und zweischichtige Platten 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) Wenn Sie das Netzteil und das Erdungskabel nahe beieinander laufen lassen;Verlegen Sie ein Erdungskabel so nah wie möglich in der Nähe des Schlüsselsignalkabels.Dadurch wird eine kleinere Schleifenfläche gebildet und die Empfindlichkeit der Gegentaktstrahlung gegenüber externen Störungen verringert.Wenn neben dem Signalkabel ein Erdungskabel hinzugefügt wird, entsteht ein Stromkreis mit der kleinsten Fläche, und der Signalstrom muss durch diesen Stromkreis und nicht über den anderen Erdungspfad geleitet werden.
3) Wenn es sich um eine doppelschichtige Leiterplatte handelt, kann auf der anderen Seite der Leiterplatte, in der Nähe der darunter liegenden Signalleitung, entlang des Signalleitungsgewebes ein Erdungsdraht angebracht werden, eine möglichst breite Leitung.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 Kontrolle der Impedanz, der Zwischenschichtkopplung und der Abschirmung dient;Insbesondere der große Abstand zwischen den Stromversorgungsschichten verringert 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 befindet sich in der Signalschicht der dichtesten Signalschicht und fördert die Absorption und Unterdrückung von Strahlung.Erhöhen Sie die Plattenfläche, um die 20H-Regel widerzuspiegeln.
Das zweite Schema wird normalerweise verwendet, wenn die Chipdichte auf der Platine niedrig genug ist und um den Chip herum genügend Fläche vorhanden ist, um die erforderliche Leistungskupferbeschichtung anzubringen.In diesem Schema besteht die äußere Schicht der Leiterplatte vollständig aus einer Schicht, und die mittleren beiden Schichten sind die Signal-/Stromschicht.Die Stromversorgung auf der Signalschicht wird mit einer breiten Leitung verlegt, wodurch die Pfadimpedanz des Stromversorgungsstroms niedrig werden kann, und die Impedanz des Signal-Mikrostreifenpfads ist ebenfalls niedrig und kann auch die innere Signalstrahlung durch die äußere abschirmen Schicht.Aus Sicht der EMI-Kontrolle ist dies die beste verfügbare 4-Lagen-Leiterplattenstruktur.
Hauptaugenmerk: Die mittleren beiden Signalschichten, der Abstand der Leistungsmischschichten sollte geöffnet sein, die Richtung der Leitung ist vertikal, Übersprechen vermeiden;Angemessener Bedienfeldbereich, der den 20H-Regeln entspricht;Wenn die Impedanz der Leitungen kontrolliert werden soll, verlegen Sie die Leitungen sehr sorgfältig unter den Kupferinseln der Stromversorgung und der Erdung.Darüber hinaus sollte die Stromversorgung bzw. das verlegte Kupfer so weit wie möglich miteinander verbunden sein, um Gleichstrom- und Niederfrequenzkonnektivität sicherzustellen.
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.Als Laminiermethode wird empfohlen:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Bei diesem Schema wird durch das Laminierungsschema eine gute Signalintegrität erreicht, wobei die Signalschicht an die Erdungsschicht angrenzt, die Leistungsschicht mit der Erdungsschicht gepaart ist, die Impedanz jeder Routingschicht gut gesteuert werden kann und beide Schichten magnetische Leitungen gut absorbieren können .Darüber hinaus kann unter der Bedingung einer vollständigen Stromversorgung und -bildung ein besserer Rückweg für jede Signalschicht bereitgestellt werden.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Für dieses Schema gilt dieses Schema nur für den Fall, dass die Gerätedichte nicht sehr hoch ist.Diese Schicht weist alle Vorteile der oberen Schicht auf, und die Erdungsebene der oberen und unteren Schicht ist relativ vollständig, was als bessere Abschirmschicht verwendet werden kann.Es ist wichtig zu beachten, dass die Leistungsschicht in der Nähe der Schicht liegen sollte, die nicht die Hauptkomponentenebene ist, da die untere Ebene dann vollständiger ist.Daher ist die EMI-Leistung besser als beim ersten Schema.
Zusammenfassung: Für das Schema einer sechsschichtigen Platine sollte der Abstand zwischen der Leistungsschicht und der Erde minimiert werden, um eine gute Strom- und Erdungskopplung zu erreichen.Obwohl die Plattendicke von 62 mil und der Abstand zwischen den Schichten verringert werden, ist es jedoch immer noch schwierig, den Abstand zwischen der Hauptstromquelle und der Erdungsschicht sehr klein zu halten.Verglichen mit dem ersten Schema und dem zweiten Schema sind die Kosten des zweiten Schemas stark erhöht.Deshalb wählen wir beim Stapeln normalerweise die erste Option.Befolgen Sie beim Entwurf die 20H-Regeln und Spiegelschichtregeln.
D. Laminierung von acht Schichten
1. Aufgrund der geringen elektromagnetischen Absorptionsfähigkeit und der großen Leistungsimpedanz ist dies keine gute Laminierungsmethode.Seine 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 Kabelführungsschicht
6. Leistung
7.Signal 5 interne Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht
8.Signal 6 Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht
2. Es handelt sich um eine Variante des dritten Stapelmodus.Aufgrund der Hinzufügung einer 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 Fähigkeit zur Absorption elektromagnetischer Wellen
3.Signal 2 Kabelführungsschicht.Gute Kabelführungsschicht
4. Die Stromschicht und die folgenden Schichten bilden eine hervorragende elektromagnetische Absorption. 5. Die Erdschicht
6.Signal 3 Kabelführungsschicht.Gute Kabelführungsschicht
7. Strombildung mit großer Leistungsimpedanz
8.Signal 4 Microstrip-Kabelschicht.Gute Kabelschicht
3. Der beste Stapelmodus, da die Verwendung einer mehrschichtigen Bodenreferenzebene ein sehr gutes geomagnetisches Absorptionsvermögen aufweist.
1. Signal 1-Komponentenoberfläche, Mikrostreifen-Verdrahtungsschicht, gute Verdrahtungsschicht
2. Bodenschicht, gute Fähigkeit zur Absorption elektromagnetischer Wellen
3.Signal 2 Kabelführungsschicht.Gute Kabelführungsschicht
4. Die Stromschicht und die folgenden Schichten bilden eine hervorragende elektromagnetische Absorption. 5. Die Erdschicht
6.Signal 3 Kabelführungsschicht.Gute Kabelführungsschicht
7. Bodenschicht, bessere Absorptionsfähigkeit elektromagnetischer Wellen
8.Signal 4 Microstrip-Kabelschicht.Gute Kabelschicht
Die Wahl, wie viele Schichten verwendet werden sollen und wie die Schichten verwendet werden, hängt von der Anzahl der Signalnetzwerke auf der Platine, der Gerätedichte, der PIN-Dichte, der Signalfrequenz, der Platinengröße und vielen anderen Faktoren ab.Wir müssen diese Faktoren berücksichtigen.Je mehr Signalnetzwerke vorhanden sind, desto höher ist die Dichte des Geräts, desto höher ist die PIN-Dichte und desto höher sollte die Frequenz des Signaldesigns so weit wie möglich gewählt werden.Für eine gute EMI-Leistung ist es am besten sicherzustellen, dass jede Signalschicht über eine eigene Referenzschicht verfügt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26. Juni 2023