Преди проектиране многослойна печатна платка платка, дизайнерът трябва първо да определи структурата на печатната платка, използвана според мащаба на веригата, размера на платката и изискванията за електромагнитна съвместимост (EMC), тоест да реши дали да използва 4 слоя, 6 слоя или Повече слоя печатни платки . След като определите броя на слоевете, определете къде да поставите вътрешните електрически слоеве и как да разпределите различни сигнали върху тези слоеве. Това е изборът на многослойна структура на стека на печатни платки.

Ламинираната структура е важен фактор, който влияе върху ЕМС производителността на печатни платки, а също така е важно средство за потискане на електромагнитните смущения. Тази статия представя съответното съдържание на структурата на стека на многослойните печатни платки.

След определяне на броя на захранващите, земните и сигналните слоеве, относителното им разположение е тема, която всеки инженер на печатни платки не може да избегне;

Общият принцип на подреждане на слоевете:

1. За да се определи ламинираната структура на многослойна печатна платка, трябва да се вземат предвид повече фактори. От гледна точка на окабеляването, колкото повече слоеве са, толкова по-добро е окабеляването, но цената и трудността на производството на дъски също ще се увеличат. За производителите, дали ламинираната структура е симетрична или не е фокусът, на който трябва да се обърне внимание, когато се произвеждат печатни платки, така че изборът на броя на слоевете трябва да вземе предвид нуждите на всички аспекти, за да се постигне най-добър баланс. За опитни дизайнери, след завършване на предварителното оформление на компонентите, те ще се съсредоточат върху анализа на тесното място на окабеляването на печатни платки. Комбинирайте с други инструменти на EDA, за да анализирате плътността на окабеляването на платката; след това синтезирайте броя и видовете сигнални линии със специални изисквания за окабеляване, като диференциални линии, чувствителни сигнални линии и т.н., за да определите броя на сигналните слоеве; след това според вида на захранването, изолацията и защитата от смущения Изискванията за определяне на броя на вътрешните електрически слоеве. По този начин основно се определя броят на слоевете на цялата платка.

2. Долната част на повърхността на компонента (вторият слой) е заземяващата равнина, която осигурява екраниращия слой на устройството и еталонната равнина за горното окабеляване; чувствителният сигнален слой трябва да е в непосредствена близост до вътрешен електрически слой (вътрешен захранващ/земен слой), като се използва големият вътрешен електрически слой Меден филм, за да осигури екраниране на сигналния слой. Слоят за високоскоростно предаване на сигнал във веригата трябва да бъде междинен слой на сигнала и притиснат между два вътрешни електрически слоя. По този начин медният филм на двата вътрешни електрически слоя може да осигури електромагнитна екранировка за високоскоростно предаване на сигнал и в същото време може ефективно да ограничи излъчването на високоскоростния сигнал между двата вътрешни електрически слоя, без да причинява външна намеса.

3. Всички сигнални слоеве са възможно най-близо до земната равнина;

4. Опитайте се да избягвате два слоя на сигнала, разположени непосредствено един до друг; лесно е да се въведат кръстосани смущения между съседни сигнални слоеве, което води до отказ на функцията на веригата. Добавянето на заземена равнина между двата сигнални слоя може ефективно да избегне кръстосаните смущения.

5. Основният източник на захранване е възможно най-близо до него съответно;

6. Вземете предвид симетрията на ламинираната структура.

7. За слоевото оформление на дънната платка е трудно съществуващите дънни платки да контролират паралелно окабеляване на дълги разстояния. За работната честота на ниво платка над 50MHZ (вижте ситуацията под 50MHZ, моля, отпуснете се по подходящ начин), се препоръчва да се организира принципът:

Повърхността на компонента и заваръчната повърхност са цялостна заземена равнина (щит); Няма съседни успоредни слоеве на окабеляване; Всички сигнални слоеве са възможно най-близо до заземяващата равнина;

Ключовият сигнал е в непосредствена близост до земята и не пресича преградата.

Забележка: Когато настройвате специфичните слоеве на печатни платки, горните принципи трябва да се овладяват гъвкаво. Въз основа на разбирането на горните принципи, според действителните изисквания на единичната платка, като например: дали се изисква ключов слой окабеляване, захранване, разделяне на заземената равнина и т.н., Определете подреждането на слоевете и не просто го копирайте направо или го задръжте.

8. Множество заземени вътрешни електрически слоеве могат ефективно да намалят импеданса на земята. Например, сигналният слой A и сигналният слой B използват отделни заземителни равнини, които могат ефективно да намалят смущенията в общ режим.

Често използваната слоеста структура: 4-слойна дъска

По-долу е използван пример за 4-слойна дъска, за да илюстрира как да се оптимизира подреждането и комбинацията от различни ламинирани структури.

За често използвани 4-слойни плочи има следните методи за подреждане (отгоре надолу).

(1) Siganl_1 (отгоре), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (отдолу).

(2) Siganl_1 (отгоре), POWER (вътрешен_1), GND (вътрешен_2), Siganl_2 (отдолу).

(3) POWER (отгоре), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (отдолу).

Очевидно е, че вариант 3 няма ефективно свързване между захранващия слой и земния слой и не трябва да се приема.

Тогава как трябва да бъдат избрани опции 1 и 2?

При нормални обстоятелства дизайнерите ще изберат вариант 1 като структура на 4-слойната дъска. Причината за избора не е, че вариант 2 не може да бъде възприет, а че общата печатна платка поставя компоненти само върху горния слой, така че е по-подходящо да се приеме вариант 1.

Но когато компонентите трябва да бъдат поставени както на горния, така и на долния слой и дебелината на диелектрика между вътрешния захранващ слой и заземителния слой е голяма и свързването е лошо, е необходимо да се помисли кой слой има по-малко сигнални линии. За опция 1 има по-малко сигнални линии на долния слой и може да се използва меден филм с голяма площ за свързване със слоя POWER; напротив, ако компонентите са разположени основно върху долния слой, Вариант 2 трябва да се използва за направата на дъската.

Ако се приеме ламинирана структура, силовият слой и земният слой вече са свързани. Като се имат предвид изискванията за симетрия, схема 1 обикновено се приема.

6-слойна дъска

След завършване на анализа на ламинираната структура на 4-слойната плоча, по-долу е използван пример за комбинация от 6-слойни плочи, за да илюстрира подреждането и комбинацията на 6-слойната плоча и предпочитания метод.

(1) Siganl_1 (отгоре), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), power (Inner_4), Siganl_4 (отдолу).

Решение 1 използва 4 сигнални слоя и 2 вътрешни захранващи/земни слоя, с повече сигнални слоеве, което е благоприятно за работата на окабеляването между компонентите, но дефектите на това решение също са по-очевидни, които се проявяват в следните два аспекта:

① Силовата плоскост и заземяващата плоскост са далеч една от друга и не са достатъчно свързани.

② Сигналният слой Siganl_2 (Inner_2) и Siganl_3 (Inner_3) са в непосредствена близост, така че изолацията на сигнала не е добра и е лесно да възникнат кръстосани смущения.

(2) Siganl_1 (Върх), Siganl_2 (Вътрешен_1), POWER (Вътрешен_2), GND (Вътрешен_3), Siganl_3 (Вътрешен_4), Siganl_4 (Долен).

Схема 2 В сравнение със схема 1, захранващият слой и заземената равнина са напълно свързани, което има определени предимства пред схема 1, но

Сигналните слоеве Siganl_1 (отгоре) и Siganl_2 (вътрешен_1) и Siganl_3 (вътрешен_4) и Siganl_4 (отдолу) са в непосредствена близост един до друг. Изолацията на сигнала не е добра и проблемът с кръстосаните смущения не е решен.

(3) Siganl_1 (отгоре), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (отдолу).

В сравнение със схема 1 и схема 2, схема 3 има един сигнален слой по-малко и един повече вътрешен електрически слой. Въпреки че наличните слоеве за окабеляване са намалени, тази схема решава често срещаните дефекти на Схема 1 и Схема 2.

① Силовата равнина и заземяващата равнина са плътно свързани.

② Всеки сигнален слой е в непосредствена близост до вътрешния електрически слой и е ефективно изолиран от други сигнални слоеве и не е лесно да се появят кръстосани смущения.

③ Siganl_2 (Inner_2) е в съседство с двата вътрешни електрически слоя GND (Inner_1) и POWER (Inner_3), които могат да се използват за предаване на високоскоростни сигнали. Двата вътрешни електрически слоя могат ефективно да екранират смущенията от външния свят към слоя Siganl_2 (Inner_2) и смущенията от Siganl_2 (Inner_2) към външния свят.

Във всички аспекти схема 3 очевидно е най-оптимизираната. В същото време схема 3 също е често използвана ламинирана структура за 6-слойни плоскости. Чрез анализа на горните два примера смятам, че читателят има известно разбиране за каскадната структура, но в някои случаи определена схема не може да отговори на всички изисквания, което изисква отчитане на приоритета на различни принципи на проектиране. За съжаление, поради факта, че дизайнът на слоя на платката е тясно свързан с характеристиките на действителната верига, производителността срещу смущения и фокусът на дизайна на различните схеми са различни, така че всъщност тези принципи нямат определен приоритет за справка. Но това, което е сигурно, е, че принципът на проектиране 2 (вътрешният захранващ слой и заземителният слой трябва да бъдат плътно свързани) трябва да бъдат спазени първо при проектирането и ако трябва да се предават високоскоростни сигнали във веригата, тогава принципът на проектиране 3 (високоскоростен слой за предаване на сигнал във веригата) Той трябва да бъде междинният слой на сигнала и притиснат между два вътрешни електрически слоя) трябва да бъдат изпълнени.

10-слойна дъска

Типичен дизайн на 10-слойна печатна платка

Общата последователност на окабеляването е НАГОРЕ – GND – сигнален слой – захранващ слой – GND – сигнален слой – захранващ слой – сигнален слой – GND – ДОЛНО

Самата последователност на окабеляване не е непременно фиксирана, но има някои стандарти и принципи, които да я ограничават: Например, съседните слоеве на горния слой и долния слой използват GND, за да осигурят EMC характеристиките на единичната платка; например, всеки сигнален слой за предпочитане използва GND слоя като референтна равнина; захранването, използвано в цялата единична платка, за предпочитане е положено върху цяло парче мед; податливият, високоскоростен и предпочитан да върви по вътрешния слой на скока и т.н.