โดยทั่วไปมีกฎหลักสองประการสำหรับการออกแบบแบบลามิเนต:
1. แต่ละเลเยอร์การกำหนดเส้นทางจะต้องมีเลเยอร์อ้างอิงที่อยู่ติดกัน (แหล่งจ่ายไฟหรือการก่อตัว)
2. ควรรักษาชั้นพลังงานหลักที่อยู่ติดกันและพื้นดินให้มีระยะห่างขั้นต่ำเพื่อให้มีความจุการเชื่อมต่อขนาดใหญ่
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของการซ้อนชั้นตั้งแต่ 2 ถึง 8 ชั้น:
A. แผงวงจร PCB ด้านเดียวและแผงวงจร PCB สองด้านแบบลามิเนต
สำหรับสองชั้น เนื่องจากจำนวนชั้นน้อย จึงไม่มีปัญหาเรื่องการเคลือบ การควบคุมรังสี EMI พิจารณาจากการเดินสายและเค้าโครงเป็นหลัก
ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของแผ่นเพลทแบบชั้นเดียวและสองชั้นกำลังได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้คือพื้นที่ของวงจรสัญญาณมีขนาดใหญ่เกินไป ซึ่งไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงเท่านั้น แต่ยังทำให้วงจรไวต่อสัญญาณรบกวนจากภายนอกอีกด้วย วิธีที่ง่ายที่สุดในการปรับปรุงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของสายสัญญาณคือการลดพื้นที่วงจรของสัญญาณวิกฤต
สัญญาณวิกฤต: จากมุมมองของความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า สัญญาณวิกฤตส่วนใหญ่หมายถึงสัญญาณที่ก่อให้เกิดการแผ่รังสีที่รุนแรงและมีความไวต่อโลกภายนอก สัญญาณที่สามารถสร้างการแผ่รังสีที่รุนแรงได้มักเป็นสัญญาณที่เป็นระยะ เช่น สัญญาณความถี่ต่ำของสัญญาณนาฬิกาหรือแอดเดรส ส่วนสัญญาณที่ไวต่อสัญญาณรบกวนคือสัญญาณที่มีระดับสัญญาณแอนะล็อกต่ำ
แผ่นชั้นเดียวและชั้นคู่มักใช้ในการออกแบบจำลองความถี่ต่ำที่ต่ำกว่า 10KHz:
1) เดินสายไฟฟ้าในชั้นเดียวกันในลักษณะรัศมี และลดผลรวมของความยาวของสายให้เหลือน้อยที่สุด
2) เมื่อเดินสายไฟและสายดินให้ชิดกัน ให้วางสายดินใกล้กับสายสัญญาณหลักให้ชิดที่สุดเท่าที่จะทำได้ วิธีนี้จะทำให้พื้นที่วงลูปเล็กลงและลดความไวของการแผ่รังสีโหมดดิฟเฟอเรนเชียลต่อสัญญาณรบกวนจากภายนอก เมื่อเพิ่มสายดินไว้ข้างๆ สายสัญญาณ จะเกิดวงจรที่มีพื้นที่น้อยที่สุด และกระแสสัญญาณจะต้องผ่านวงจรนี้แทนที่จะผ่านเส้นทางกราวด์อื่น
3) หากเป็นแผงวงจรสองชั้น สามารถวางแผงวงจรอีกด้านหนึ่งไว้ใกล้กับสายสัญญาณด้านล่าง โดยวางสายดินตามแนวสายสัญญาณให้กว้างที่สุดเท่าที่จะทำได้ พื้นที่วงจรที่ได้จะเท่ากับความหนาของแผงวงจรคูณด้วยความยาวของสายสัญญาณ
ข. การเคลือบ 4 ชั้น
1. ซิก-กนด์ (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
สำหรับการออกแบบแผ่นลามิเนตทั้งสองแบบนี้ ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นคือความหนาของแผ่นแบบดั้งเดิมที่ 1.6 มม. (62 มิล) ระยะห่างระหว่างชั้นจะกว้างขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่เอื้อต่อการควบคุมอิมพีแดนซ์ การเชื่อมต่อระหว่างชั้น และการป้องกันเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระยะห่างระหว่างชั้นของแหล่งจ่ายไฟที่กว้างจะลดความจุของแผ่นและไม่เอื้อต่อการกรองสัญญาณรบกวน
สำหรับรูปแบบแรก มักใช้ในกรณีที่มีชิปจำนวนมากบนบอร์ด รูปแบบนี้สามารถให้ประสิทธิภาพ SI ที่ดีขึ้น แต่ประสิทธิภาพ EMI ไม่ดีนัก ซึ่งส่วนใหญ่ควบคุมโดยการเดินสายและรายละเอียดอื่นๆ ข้อควรระวัง: การจัดวางโครงสร้างนี้อยู่ในชั้นสัญญาณของชั้นสัญญาณที่มีความหนาแน่นสูงที่สุด ซึ่งเอื้อต่อการดูดซับและปราบปรามรังสี เพิ่มพื้นที่แผ่นเพื่อให้สอดคล้องกับกฎ 20H
สำหรับรูปแบบที่สอง มักใช้ในกรณีที่ความหนาแน่นของชิปบนบอร์ดต่ำเพียงพอ และมีพื้นที่รอบชิปเพียงพอสำหรับการเคลือบทองแดงกำลังไฟฟ้าตามที่ต้องการ ในรูปแบบนี้ ชั้นนอกของ PCB จะเป็นชั้นทั้งหมด และสองชั้นกลางจะเป็นชั้นสัญญาณ/กำลังไฟฟ้า แหล่งจ่ายไฟบนชั้นสัญญาณจะถูกจัดวางด้วยเส้นสายกว้าง ซึ่งทำให้ค่าอิมพีแดนซ์ของกระแสไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟต่ำลง และค่าอิมพีแดนซ์ของเส้นทางไมโครสตริปสัญญาณก็ต่ำเช่นกัน และสามารถป้องกันการแผ่รังสีของสัญญาณภายในผ่านชั้นนอกได้ จากมุมมองการควบคุม EMI นี่คือโครงสร้าง PCB 4 ชั้นที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบัน
ข้อควรระวัง: ควรเปิดระยะห่างของชั้นผสมสัญญาณสองชั้นกลางและชั้นจ่ายไฟ ทิศทางของสายควรเป็นแนวตั้ง หลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวน พื้นที่แผงควบคุมที่เหมาะสม สอดคล้องกับกฎ 20H หากต้องการควบคุมความต้านทานของสายไฟ ควรวางสายไฟใต้เกาะทองแดงของแหล่งจ่ายไฟและกราวด์อย่างระมัดระวัง นอกจากนี้ ควรเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟหรือสายทองแดงให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อ DC และความถี่ต่ำ
C. การเคลือบแผ่นโลหะ 6 ชั้น
สำหรับการออกแบบชิปที่มีความหนาแน่นสูงและความถี่สัญญาณนาฬิกาสูง ควรพิจารณาการออกแบบบอร์ด 6 ชั้น แนะนำให้ใช้วิธีการเคลือบ:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
สำหรับรูปแบบนี้ รูปแบบการเคลือบช่วยให้ได้ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดี โดยชั้นสัญญาณที่อยู่ติดกับชั้นกราวด์ ชั้นกำลังไฟฟ้าจับคู่กับชั้นกราวด์ สามารถควบคุมอิมพีแดนซ์ของแต่ละชั้นเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทั้งสองชั้นสามารถดูดซับสายแม่เหล็กได้ดี นอกจากนี้ ยังช่วยให้เส้นทางกลับของแต่ละชั้นสัญญาณดีขึ้นภายใต้สภาวะการจ่ายไฟและโครงสร้างที่สมบูรณ์
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
สำหรับรูปแบบนี้ จะใช้เฉพาะในกรณีที่ความหนาแน่นของอุปกรณ์ไม่สูงมากเท่านั้น ชั้นนี้มีข้อดีทั้งหมดของชั้นบน และระนาบกราวด์ของชั้นบนและชั้นล่างค่อนข้างสมบูรณ์ ซึ่งสามารถใช้เป็นชั้นป้องกันที่ดีกว่าได้ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าชั้นพลังงานควรอยู่ใกล้กับชั้นที่ไม่ใช่ระนาบส่วนประกอบหลัก เนื่องจากระนาบด้านล่างจะมีความสมบูรณ์มากกว่า ดังนั้น ประสิทธิภาพ EMI จึงดีกว่ารูปแบบแรก
สรุป: สำหรับโครงร่างบอร์ดหกชั้น ควรลดระยะห่างระหว่างชั้นจ่ายไฟและชั้นกราวด์ให้น้อยที่สุดเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าและการเชื่อมต่อกราวด์ที่ดี อย่างไรก็ตาม แม้ว่าความหนาของแผ่นที่ 62 มิลและระยะห่างระหว่างชั้นจะลดลง แต่การควบคุมระยะห่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟหลักและชั้นกราวด์ให้แคบลงก็ยังคงเป็นเรื่องยาก เมื่อเทียบกับโครงร่างแรกและโครงร่างที่สอง ต้นทุนของโครงร่างที่สองเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น เราจึงมักเลือกตัวเลือกแรกเมื่อวางซ้อน ในระหว่างการออกแบบ ให้ปฏิบัติตามกฎ 20H และกฎของชั้นมิเรอร์
D. การเคลือบ 8 ชั้น
1. เนื่องจากความสามารถในการดูดซับแม่เหล็กไฟฟ้าต่ำและอิมพีแดนซ์กำลังไฟฟ้าสูง จึงไม่เหมาะสำหรับการเคลือบ โครงสร้างมีดังนี้:
1.พื้นผิวส่วนประกอบสัญญาณ 1 ชั้นสายไมโครสตริป
2. สัญญาณ 2 ชั้นกำหนดเส้นทางไมโครสตริปภายใน ชั้นกำหนดเส้นทางที่ดี (ทิศทาง X)
3.พื้นดิน
4.ชั้นกำหนดเส้นทางสายสัญญาณ 3 Strip ชั้นกำหนดเส้นทางที่ดี (ทิศทาง Y)
5.ชั้นการเดินสายสัญญาณ 4
6.พลัง
7.ชั้นสายไมโครสตริปภายในสัญญาณ 5
8.ชั้นสายไมโครสตริปสัญญาณ 6
2. เป็นโหมดการซ้อนสัญญาณแบบที่สาม เนื่องจากมีการเพิ่มเลเยอร์อ้างอิง จึงทำให้มีประสิทธิภาพ EMI ที่ดีขึ้น และสามารถควบคุมค่าอิมพีแดนซ์เฉพาะของแต่ละเลเยอร์สัญญาณได้ดี
1.พื้นผิวส่วนประกอบสัญญาณ 1 ชั้นสายไมโครสตริป ชั้นสายดี
2.ชั้นพื้นดิน ความสามารถในการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี
3. ชั้นเดินสายสัญญาณ 2 ชั้นเดินสายสัญญาณที่ดี
4.ชั้นพลังงานและชั้นถัดไปประกอบด้วยการดูดซับแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม 5.ชั้นพื้นดิน
6. ชั้นเดินสายสัญญาณ 3 ชั้นเดินสายสัญญาณที่ดี
7. การสร้างพลังงานที่มีอิมพีแดนซ์พลังงานสูง
8. ชั้นสายเคเบิลไมโครสตริป สัญญาณ 4 ชั้นสายเคเบิลที่ดี
3 โหมดการซ้อนที่ดีที่สุด เนื่องจากการใช้ระนาบอ้างอิงพื้นดินหลายชั้นมีความสามารถในการดูดซับสนามแม่เหล็กโลกที่ดีมาก
1.พื้นผิวส่วนประกอบสัญญาณ 1 ชั้นสายไมโครสตริป ชั้นสายดี
2.ชั้นพื้นดิน ความสามารถในการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี
3. ชั้นเดินสายสัญญาณ 2 ชั้นเดินสายสัญญาณที่ดี
4.ชั้นพลังงานและชั้นถัดไปประกอบด้วยการดูดซับแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม 5.ชั้นพื้นดิน
6. ชั้นเดินสายสัญญาณ 3 ชั้นเดินสายสัญญาณที่ดี
7.ชั้นพื้นดินมีความสามารถในการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีขึ้น
8. ชั้นสายเคเบิลไมโครสตริป สัญญาณ 4 ชั้นสายเคเบิลที่ดี
การเลือกใช้จำนวนเลเยอร์และวิธีการใช้งานเลเยอร์นั้นขึ้นอยู่กับจำนวนเครือข่ายสัญญาณบนบอร์ด ความหนาแน่นของอุปกรณ์ ความหนาแน่นของ PIN ความถี่ของสัญญาณ ขนาดบอร์ด และปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย เราต้องพิจารณาปัจจัยเหล่านี้ ยิ่งจำนวนเครือข่ายสัญญาณมากเท่าใด ความหนาแน่นของอุปกรณ์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งความหนาแน่นของ PIN สูงขึ้นเท่าใด ความถี่ของการออกแบบสัญญาณก็ควรสูงตามไปด้วย เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ EMI ที่ดี ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละเลเยอร์สัญญาณมีเลเยอร์อ้างอิงของตัวเอง
เวลาโพสต์: 26 มิ.ย. 2566
