PCB stacking is an important factor to determine EMC performance of products. Goeie lae kan baie effektief wees in die vermindering van bestraling vanaf die PCB -lus (differensiële modus emissie), sowel as kabels wat aan die bord gekoppel is (gewone modus emissie).

Aan die ander kant kan ‘n slegte waterval die straling van beide meganismes aansienlik verhoog. Vier faktore is belangrik vir die oorweging van plaatstapeling:

1. Aantal lae;

2. Die aantal en tipe lae wat gebruik word (krag en/of grond);

3. Die volgorde of volgorde van lae;

4. Die interval tussen lae.

Gewoonlik word slegs die aantal lae in ag geneem. In baie gevalle is die ander drie faktore ewe belangrik, en die vierde is soms nie eens bekend aan die PCB -ontwerper nie. Oorweeg die volgende as u die aantal lae bepaal:

1. Seinhoeveelheid en koste van bedrading;

2. Frequency;

3. Moet die produk aan die bekendstellingsvereistes van Klas A of Klas B voldoen?

4. PCB is in afgeskermde of onbeskermde behuising;

5. EMC engineering expertise of the design team.

Gewoonlik word slegs die eerste kwartaal oorweeg. Alle items was inderdaad noodsaaklik en moet gelyk beskou word. Hierdie laaste item is veral belangrik en moet nie oor die hoof gesien word as optimale ontwerp binne die minste tyd en koste bereik moet word nie.

‘N Meerlaagse plaat wat ‘n grond- en/of kragvlak gebruik, bied ‘n beduidende vermindering in stralingsemissie in vergelyking met ‘n tweelaagse plaat. ‘N Algemene duimreël wat gebruik word, is dat ‘n vierlaagige plaat 15dB minder straling lewer as ‘n tweelaagplaat, alle ander faktore is gelyk. A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. Hulle laat seine toe as mikrostrooklyne (of lintlyne). These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. Die grondvlak verminder die grondimpedansie (en dus grondgeraas) aansienlik.

Alhoewel twee plate suksesvol in onafgeskermde omhulsels van 20-25mhz gebruik is, is hierdie gevalle eerder die uitsondering as die reël. Meer as 10-15 mhz moet meestal meerlagige panele oorweeg word.

Daar is vyf doelwitte wat u moet probeer bereik wanneer u ‘n meerlagige bord gebruik. Hulle is:

1. Die seinlaag moet altyd aangrensend aan die vliegtuig wees;

2. Die seinlaag moet styf (naby) aan sy aangrensende vlak gekoppel wees;

3, the power plane and the ground plane should be closely combined;

4, moet ‘n hoëspoedsein begrawe word in die lyn tussen twee vliegtuie, kan die vliegtuig ‘n beskermende rol speel en die straling van die hoëspoedgedrukte lyn onderdruk;

5. Multiple grounding planes have many advantages because they will reduce the grounding (reference plane) impedance of the board and reduce common-mode radiation.

Oor die algemeen staan ​​ons voor ‘n keuse tussen sein/vlak nabyheidskoppeling (doelstelling 2) en krag/grondvlak nabyheidskoppeling (doelstelling 3). Met konvensionele PCB -konstruksietegnieke is die kapasiteit van die plat plaat tussen die aangrensende kragtoevoer en die grondvlak onvoldoende om voldoende ontkoppeling onder 500 MHz te bied.

Daarom moet ontkoppeling op ander maniere aangespreek word, en ons moet oor die algemeen ‘n noue koppeling tussen die sein en die huidige retourvlak kies. Die voordele van ‘n noue koppeling tussen die seinelaag en die huidige retourvlak sal swaarder weeg as die nadele wat veroorsaak word deur ‘n geringe verlies aan kapasitansie tussen die vliegtuie.

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. Sommige van hierdie doelwitte sal in gevaar moet kom op vier-en ses-laags planke. Onder hierdie omstandighede moet u bepaal watter doelwitte die belangrikste vir die ontwerp is.

Bogenoemde paragraaf moet nie geïnterpreteer word dat u nie ‘n goeie EMC-ontwerp op ‘n vier- of sesvlakbord kan doen nie, soos u kan. It just shows that not all objectives can be achieved at once and that some kind of compromise is required.

Since all desired EMC goals can be achieved with eight layers, there is no reason to use more than eight layers except to accommodate additional signal routing layers.

From a mechanical point of view, another ideal goal is to make the cross-section of the PCB board symmetrical (or balanced) to prevent warping.

Byvoorbeeld, op ‘n agt-laagbord, as die tweede laag ‘n vlak is, moet die sewende laag ook ‘n vlak wees.

Daarom gebruik al die konfigurasies wat hier aangebied word, simmetriese of gebalanseerde strukture. If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

Die mees algemene vierlaagplaatstruktuur word in figuur 1 getoon (die kragvlak en grondvlak is uitruilbaar). It consists of four evenly spaced layers with an internal power plane and a ground plane. These two external wiring layers usually have orthogonal wiring directions.

Alhoewel hierdie konstruksie baie beter is as dubbele panele, het dit ‘n paar minder wenslike kenmerke.

Vir die lys van doelwitte in Deel 1, voldoen hierdie stapel slegs aan doelwit (1). As die lae ewe ver van mekaar is, is daar ‘n groot gaping tussen die seinlaag en die huidige retourvlak. Daar is ook ‘n groot gaping tussen die kragvlak en die grondvlak.

Vir ‘n vierlaag-bord kan ons nie albei gebreke gelyktydig regstel nie, dus moet ons besluit watter vir ons die belangrikste is.

Soos vroeër genoem, is die tussenlaag -kapasitansie tussen die aangrensende kragtoevoer en die grondvlak onvoldoende om voldoende ontkoppeling te verseker deur gebruik te maak van konvensionele PCB -vervaardigingstegnieke.

Ontkoppeling moet op ander maniere hanteer word, en ons moet ‘n noue koppeling tussen die sein en die huidige retourvlak kies. The advantages of tight coupling between the signal layer and the current return plane will outweigh the disadvantages of a slight loss of interlayer capacitance.

Daarom is die eenvoudigste manier om die EMC-prestasie van die vierlaagplaat te verbeter, om die seinlaag so na as moontlik aan die vliegtuig te bring. 10mil), en gebruik ‘n groot diëlektriese kern tussen die kragbron en die grondvlak (> 40mil), soos getoon in figuur 2.

Dit het drie voordele en min nadele. Die seinlusgebied is kleiner, dus word daar minder stralings in die differensiële modus opgewek. For the case of a 5mil interval between the wiring layer and the plane layer, a loop radiation reduction of 10dB or more can be achieved relative to an equally spaced stacked structure.

Tweedens, die stywe koppeling van seinbedrading met die grond verminder die vlak impedansie (induktansie), en verminder sodoende die gewone modus straling van die kabel wat aan die bord gekoppel is.

Derdens sal die noue koppeling van die bedrading met die vliegtuig die kruising tussen die bedrading verminder. For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. Dit is een van die maklikste, goedkoopste en mees misgekykte maniere om straling van ‘n vierlaag-PCB te verminder.

Deur hierdie kaskadestruktuur voldoen ons aan beide doelwitte (1) en (2).

Watter ander moontlikhede is daar vir die vierlaag-gelamineerde struktuur? Wel, ons kan ‘n bietjie van ‘n onkonvensionele struktuur gebruik, naamlik om die seinlaag en vlaklaag in Figuur 2 om te skakel om die kaskade wat in Figuur 3A getoon word, te produseer.

Die grootste voordeel van hierdie laminering is dat die buitenste vlak afskerming bied vir seinroetering op die binneste laag. Die nadeel is dat die grondvlak sterk gesny kan word deur die hoëdigtheidskomponente op die PCB. Dit kan tot ‘n mate verlig word deur die vliegtuig om te keer, die kragvlak aan die kant van die element te plaas en die grondvlak aan die ander kant van die bord te plaas.

Tweedens, sommige mense hou nie daarvan om ‘n blootgestelde kragvliegtuig te hê nie, en derde, begrawe seinlae maak dit moeilik om die bord te herwerk. Die waterval voldoen aan doelstelling (1), (2) en gedeeltelik aan doelstelling (4).

Twee van hierdie drie probleme kan verlig word deur ‘n kaskade soos getoon in figuur 3B, waar die twee buitenste vliegtuie grondvliegtuie is en die kragtoevoer op die seinvlak as bedrading gelei word.Die kragtoevoer moet raster word met wye spore in die seinlaag.

Twee bykomende voordele van hierdie waterval is:

(1) Die twee grondvliegtuie bied ‘n baie laer grondimpedansie, en verminder sodoende die algemene straling van die kabel;

(2) The two ground planes can be sewn together at the periphery of the plate to seal all signal traces in a Faraday cage.

From an EMC point of view, this layering, if done well, may be the best layering of a four-layer PCB. Nou het ons doelwitte (1), (2), (4) en (5) bereik met slegs een vierlaagbord.

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. Dit is soortgelyk aan figuur 2, maar die grondvlak word in plaas van die kragvlak gebruik, en die kragtoevoer dien as ‘n spoor op die seinlaag vir bedrading.

Hierdie kaskade oorkom die bogenoemde herwerkingsprobleem en bied ook lae grondimpedansie as gevolg van die twee grondvliegtuie. Hierdie vliegtuie bied egter geen afskerming nie. Hierdie opset voldoen aan doelwitte (1), (2) en (5), maar voldoen nie aan doelwitte (3) of (4) nie.

Soos u kan sien, is daar meer opsies vir gelaagdheid in vier lae as wat u aanvanklik sou dink, en dit is moontlik om vier van ons vyf doelwitte te bereik met vierlaags PCBS. Vanuit ‘n EMC -oogpunt werk die gelaagdheid van figure 2, 3b en 4 almal goed.

6 -laag bord

Die meeste seslaagplanke bestaan ​​uit vier seinbedradinglae ​​en twee vlak lae, en seslaagplanke is oor die algemeen beter as vierlaagplanke vanuit ‘n EMC-perspektief.

Figuur 5 toon ‘n watervalstruktuur wat nie op ‘n seslaagbord gebruik kan word nie.

Hierdie vliegtuie bied geen afskerming vir die seinlaag nie, en twee van die seinlae (1 en 6) is nie langs ‘n vliegtuig nie. Hierdie rangskikking werk slegs as al die hoëfrekwensie seine na lae 2 en 5 gelei word, en slegs seine met ‘n baie lae frekwensie, of beter nog, geen seindrade nie (net soldeerkussings) word na lae 1 en 6 gelei.

Indien dit gebruik word, moet ongebruikte gebiede op verdiepings 1 en 6 geplavei word en viAS op soveel plekke as moontlik aan die hoofverdieping geheg word.

Hierdie opset voldoen slegs aan een van ons oorspronklike doelwitte (doel 3).

Met ses lae beskikbaar, word die beginsel om twee begrawe lae vir hoëspoedseine te verskaf (soos in figuur 3 getoon) maklik geïmplementeer, soos in figuur 6 getoon. Hierdie opset bied ook twee oppervlaktes vir lae spoed seine.

Dit is waarskynlik die algemeenste struktuur met ses lae en kan baie effektief wees om elektromagnetiese straling te beheer as dit goed gedoen word. Hierdie opset voldoen aan doelwit 1,2,4, maar nie doelwit 3,5 nie. Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

As gevolg van hierdie skeiding is daar nie veel intervlak -kapasitansie tussen die kragvlak en die grondvlak nie, dus moet ‘n noukeurige ontkoppelingsontwerp onderneem word om hierdie situasie die hoof te bied. Raadpleeg ons wenke vir ontkoppelingstegnieke vir meer inligting oor ontkoppeling.

‘N Byna identiese, goed opgevoede seslaag gelamineerde struktuur word in figuur 7 getoon.

H1 verteenwoordig die horisontale routingslaag van sein 1, V1 verteenwoordig die vertikale routinglaag van sein 1, H2 en V2 verteenwoordig dieselfde betekenis vir sein 2, en die voordeel van hierdie struktuur is dat ortogonale routingsignale altyd na dieselfde vlak verwys.

Sien die gedeelte oor sein-na-verwysingsvliegtuie in Deel 6 om te verstaan ​​waarom dit belangrik is. Die nadeel is dat laag 1 en laag 6 seine nie afgeskerm word nie.

Daarom moet die seinlaag baie naby die aangrensende vlak wees en ‘n dikker middelkernlaag moet gebruik word om die vereiste plaatdikte op te stel. Die tipiese 0.060 duim dik plaatafstand sal waarskynlik 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005” wees. Hierdie struktuur voldoen aan doelwitte 1 en 2, maar nie doelwitte 3, 4 of 5 nie.

‘N Ander plaat met ses lae met uitstekende prestasie word in figuur 8 getoon. Dit bied twee signaal begrawe lae en aangrensende krag- en grondvliegtuie om aan al vyf doelwitte te voldoen. Die grootste nadeel is egter dat dit slegs twee bedradinglae ​​het, sodat dit nie baie gereeld gebruik word nie.

Ses -laag plaat is makliker om goeie elektromagnetiese verenigbaarheid te verkry as vier -laag plaat. Ons het ook die voordeel van vier seinrouterings in plaas daarvan om tot twee beperk te word.

Soos die geval was met die vierlaag-printplaat, het die ses-laag PCB vier van ons vyf doelwitte bereik. Al vyf die doelwitte kan bereik word as ons ons beperk tot twee seinroeteringslae. Die strukture in Figuur 6, Figuur 7 en Figuur 8 werk almal goed vanuit ‘n EMC -perspektief.