คุณเข้าใจกฎสองข้อของการออกแบบลามิเนต PCB หรือไม่?

โดยทั่วไปมีกฎหลักสองประการสำหรับการออกแบบลามิเนต:

1. แต่ละเลเยอร์การกำหนดเส้นทางจะต้องมีเลเยอร์อ้างอิงที่อยู่ติดกัน (แหล่งจ่ายไฟหรือการก่อตัว)

2. ควรเก็บชั้นพลังงานหลักที่อยู่ติดกันและพื้นดินไว้ในระยะห่างขั้นต่ำเพื่อให้มีความจุคัปปลิ้งขนาดใหญ่

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของสแต็กสองชั้นถึงแปดชั้น:
A. บอร์ด PCB ด้านเดียวและบอร์ด PCB สองด้านเคลือบ
สำหรับสองชั้นเนื่องจากจำนวนชั้นมีน้อยจึงไม่มีปัญหาการเคลือบ การควบคุมการแผ่รังสี EMI พิจารณาจากการเดินสายไฟและโครงร่างเป็นหลัก

ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของเพลตชั้นเดียวและสองชั้นมีความโดดเด่นมากขึ้นเรื่อยๆ สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้คือพื้นที่ของลูปสัญญาณมีขนาดใหญ่เกินไป ซึ่งไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูงเท่านั้น แต่ยังทำให้วงจรไวต่อการรบกวนจากภายนอกอีกด้วย วิธีที่ง่ายที่สุดในการปรับปรุงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของสายคือการลดพื้นที่ลูปของสัญญาณวิกฤติ

สัญญาณวิกฤต: จากมุมมองของความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า สัญญาณวิกฤตส่วนใหญ่หมายถึงสัญญาณที่ก่อให้เกิดการแผ่รังสีที่รุนแรงและมีความไวต่อโลกภายนอก สัญญาณที่สามารถผลิตรังสีที่รุนแรงได้มักจะเป็นสัญญาณเป็นระยะ เช่น สัญญาณนาฬิกาหรือที่อยู่ต่ำ สัญญาณที่ไวต่อการรบกวนคือสัญญาณที่มีสัญญาณแอนะล็อกในระดับต่ำ

โดยทั่วไปแล้วเพลตชั้นเดียวและสองชั้นจะใช้ในการออกแบบการจำลองความถี่ต่ำที่ต่ำกว่า 10KHz:

1) เดินสายไฟบนชั้นเดียวกันในลักษณะรัศมี และลดผลรวมของความยาวของเส้นให้เหลือน้อยที่สุด

2) เมื่อเดินสายไฟและสายดินให้ชิดกัน วางสายกราวด์ใกล้กับสายสัญญาณกุญแจให้ใกล้ที่สุด ดังนั้นพื้นที่ลูปที่เล็กลงจึงเกิดขึ้นและความไวของการแผ่รังสีโหมดดิฟเฟอเรนเชียลต่อการรบกวนจากภายนอกจะลดลง เมื่อเพิ่มสายกราวด์ถัดจากสายสัญญาณ จะเกิดวงจรที่มีพื้นที่น้อยที่สุด และกระแสสัญญาณจะต้องถูกส่งผ่านวงจรนี้มากกว่าเส้นทางกราวด์อื่น

3) ถ้าเป็นแผงวงจรสองชั้นก็สามารถอยู่ที่อีกด้านหนึ่งของแผงวงจรใกล้กับสายสัญญาณด้านล่างตามแนวสายสัญญาณผ้าสายกราวด์ซึ่งเป็นเส้นที่กว้างที่สุด พื้นที่วงจรที่ได้จะเท่ากับความหนาของแผงวงจรคูณด้วยความยาวของสายสัญญาณ

B. การเคลือบสี่ชั้น

1. ซิก-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;

2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;

สำหรับการออกแบบลามิเนตทั้งสองนี้ ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นคือความหนาของแผ่นแบบดั้งเดิมที่ 1.6 มม. (62mil) ระยะห่างของชั้นจะมีขนาดใหญ่ ไม่เพียงแต่เอื้อต่อการควบคุมความต้านทาน การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างชั้นและการป้องกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระยะห่างขนาดใหญ่ระหว่างชั้นแหล่งจ่ายไฟจะช่วยลดความจุของเพลต และไม่เอื้อต่อการกรองสัญญาณรบกวน

สำหรับโครงร่างแรก มักใช้ในกรณีที่มีชิปจำนวนมากบนบอร์ด โครงการนี้สามารถได้รับประสิทธิภาพ SI ที่ดีขึ้น แต่ประสิทธิภาพของ EMI นั้นไม่ดีนัก ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกควบคุมโดยการเดินสายไฟและรายละเอียดอื่นๆ ความสนใจหลัก: การก่อตัวถูกวางไว้ในชั้นสัญญาณของชั้นสัญญาณที่มีความหนาแน่นมากที่สุด ซึ่งเอื้อต่อการดูดซับและการปราบปรามของรังสี เพิ่มพื้นที่แผ่นให้สะท้อนกฎ 20H

สำหรับรูปแบบที่สอง โดยปกติจะใช้ในกรณีที่ความหนาแน่นของชิปบนบอร์ดต่ำเพียงพอ และมีพื้นที่รอบๆ ชิปเพียงพอที่จะวางการเคลือบทองแดงกำลังตามที่ต้องการ ในรูปแบบนี้ ชั้นนอกของ PCB เป็นชั้นทั้งหมด และสองชั้นตรงกลางเป็นชั้นสัญญาณ/พลังงาน แหล่งจ่ายไฟบนชั้นสัญญาณถูกกำหนดเส้นทางด้วยเส้นกว้าง ซึ่งสามารถทำให้อิมพีแดนซ์ของเส้นทางของกระแสไฟของแหล่งจ่ายไฟต่ำ และความต้านทานของเส้นทางไมโครสตริปสัญญาณก็ต่ำเช่นกัน และยังสามารถป้องกันรังสีสัญญาณภายในผ่านด้านนอก ชั้น. จากมุมมองของการควบคุม EMI นี่คือโครงสร้าง PCB 4 ชั้นที่ดีที่สุดที่มีอยู่

ความสนใจหลัก: กลางสองชั้นของสัญญาณ ควรเปิดระยะห่างชั้นผสมพลังงาน ทิศทางของเส้นเป็นแนวตั้ง หลีกเลี่ยง crosstalk; พื้นที่แผงควบคุมที่เหมาะสม สะท้อนถึงกฎ 20H หากต้องควบคุมอิมพีแดนซ์ของสายไฟ ให้วางสายไฟไว้ใต้เกาะทองแดงของแหล่งจ่ายไฟและกราวด์อย่างระมัดระวัง นอกจากนี้ควรเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟหรือทองแดงที่เชื่อมต่อกันให้มากที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อ DC และความถี่ต่ำ

C. การเคลือบแผ่นหกชั้น

สำหรับการออกแบบที่มีความหนาแน่นของชิปสูงและความถี่สัญญาณนาฬิกาสูง ควรพิจารณาการออกแบบบอร์ด 6 ชั้น แนะนำให้ใช้วิธีการเคลือบ:

1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;

สำหรับโครงการนี้ โครงการเคลือบได้รับความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดี โดยชั้นสัญญาณที่อยู่ติดกับชั้นกราวด์ ชั้นพลังงานจับคู่กับชั้นกราวด์ ความต้านทานของชั้นเส้นทางแต่ละชั้นสามารถควบคุมได้ดี และทั้งสองชั้นสามารถดูดซับเส้นแม่เหล็กได้ดี . นอกจากนี้ยังสามารถให้เส้นทางกลับที่ดีขึ้นสำหรับแต่ละชั้นสัญญาณภายใต้เงื่อนไขของแหล่งจ่ายไฟและการสร้างที่สมบูรณ์

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;

สำหรับโครงร่างนี้ โครงร่างนี้ใช้กับกรณีที่ความหนาแน่นของอุปกรณ์ไม่สูงมากเท่านั้น ชั้นนี้มีข้อดีทั้งหมดของชั้นบน และระนาบกราวด์ของชั้นบนและชั้นล่างค่อนข้างสมบูรณ์ ซึ่งสามารถใช้เป็นชั้นป้องกันที่ดีกว่าได้ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าชั้นกำลังควรอยู่ใกล้กับชั้นที่ไม่ใช่ระนาบส่วนประกอบหลัก เนื่องจากระนาบด้านล่างจะสมบูรณ์มากขึ้น ดังนั้นประสิทธิภาพของ EMI จึงดีกว่าแบบแผนแรก

สรุป: สำหรับโครงร่างของบอร์ดหกชั้น ควรลดระยะห่างระหว่างชั้นกำลังกับพื้นให้เหลือน้อยที่สุดเพื่อให้ได้กำลังที่ดีและการเชื่อมต่อกราวด์ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าความหนาของแผ่น 62mil และระยะห่างระหว่างชั้นจะลดลง แต่ก็ยังยากที่จะควบคุมระยะห่างระหว่างแหล่งพลังงานหลักและชั้นพื้นดินที่มีขนาดเล็กมาก เมื่อเทียบกับโครงการแรกและโครงการที่สอง ต้นทุนของโครงการที่สองเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นเราจึงมักจะเลือกตัวเลือกแรกเมื่อเราสแต็ค ในระหว่างการออกแบบ ให้ปฏิบัติตามกฎ 20H และกฎเลเยอร์มิเรอร์

D. การเคลือบแปดชั้น

1 เนื่องจากความสามารถในการดูดซับแม่เหล็กไฟฟ้าต่ำและความต้านทานไฟฟ้าขนาดใหญ่ นี่ไม่ใช่วิธีที่ดีในการเคลือบ โครงสร้างของมันมีดังนี้:

1. พื้นผิวส่วนประกอบสัญญาณ 1 ชั้นสายไฟไมโครสตริป

2. สัญญาณ 2 ชั้นการกำหนดเส้นทางไมโครสตริปภายในชั้นการกำหนดเส้นทางที่ดี (ทิศทาง X)

3.กราวด์

4.Signal 3 Strip line routing layer, good routing layer (ทิศทาง Y)

5.สัญญาณ 4 ชั้นเส้นทางสายเคเบิล

6.พลัง

7.สัญญาณ 5 ชั้นสายไฟไมโครสตริปภายใน

8.สัญญาณ 6 ชั้นสายไฟไมโครสตริป

2. มันเป็นตัวแปรของโหมดการซ้อนที่สาม เนื่องจากการเพิ่มชั้นอ้างอิง จึงมีประสิทธิภาพ EMI ที่ดีขึ้น และสามารถควบคุมความต้านทานลักษณะเฉพาะของแต่ละชั้นสัญญาณได้ดี

1. พื้นผิวส่วนประกอบสัญญาณ 1 ชั้นสายไฟไมโครสตริปชั้นสายไฟที่ดี
2. ชั้นดินความสามารถในการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี
3.สัญญาณ 2 ชั้นเส้นทางสายเคเบิล ชั้นเส้นทางสายเคเบิลที่ดี
4.ชั้นพลังงาน และชั้นต่อไปนี้ประกอบการดูดซับแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม 5.ชั้นดิน
6.สัญญาณ 3 ชั้นเส้นทางสายเคเบิล ชั้นเส้นทางสายเคเบิลที่ดี
7.การสร้างพลังงาน มีความต้านทานไฟฟ้าขนาดใหญ่
8.ชั้นสายไมโครสตริปสัญญาณ 4 ชั้นสายเคเบิลที่ดี

3 โหมดการซ้อนที่ดีที่สุดเนื่องจากการใช้ระนาบอ้างอิงพื้นดินหลายชั้นมีความสามารถในการดูดซับแม่เหล็กโลกที่ดีมาก

1. พื้นผิวส่วนประกอบสัญญาณ 1 ชั้นสายไฟไมโครสตริปชั้นสายไฟที่ดี
2. ชั้นดินความสามารถในการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี
3.สัญญาณ 2 ชั้นเส้นทางสายเคเบิล ชั้นเส้นทางสายเคเบิลที่ดี
4.ชั้นพลังงาน และชั้นต่อไปนี้ประกอบการดูดซับแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม 5.ชั้นดิน
6.สัญญาณ 3 ชั้นเส้นทางสายเคเบิล ชั้นเส้นทางสายเคเบิลที่ดี
7. ชั้นดินความสามารถในการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีขึ้น
8.ชั้นสายไมโครสตริปสัญญาณ 4 ชั้นสายเคเบิลที่ดี

การเลือกใช้จำนวนเลเยอร์และวิธีการใช้เลเยอร์นั้นขึ้นอยู่กับจำนวนเครือข่ายสัญญาณบนบอร์ด ความหนาแน่นของอุปกรณ์ ความหนาแน่นของ PIN ความถี่ของสัญญาณ ขนาดของบอร์ด และปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมาย เราจำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้ด้วย ยิ่งจำนวนเครือข่ายสัญญาณมากขึ้น ความหนาแน่นของอุปกรณ์ก็จะสูงขึ้น ความหนาแน่นของ PIN ก็จะยิ่งสูงขึ้น ความถี่ของการออกแบบสัญญาณก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อประสิทธิภาพ EMI ที่ดี ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละชั้นสัญญาณมีชั้นอ้างอิงของตัวเอง