დიზაინის დაწყებამდე მრავალ ფენის PCB დაფა, დიზაინერმა ჯერ უნდა განსაზღვროს მიკროსქემის დაფის სტრუქტურა, რომელიც გამოიყენება მიკროსქემის მასშტაბის, მიკროსქემის ზომისა და ელექტრომაგნიტური თავსებადობის (EMC) მოთხოვნების მიხედვით, ანუ გადაწყვიტოს გამოიყენოს თუ არა მიკროსქემის დაფის 4 ფენა, 6 ფენა ან მეტი ფენა. . ფენების რაოდენობის დადგენის შემდეგ, დაადგინეთ, სად უნდა მოათავსოთ შიდა ელექტრული ფენები და როგორ გადაანაწილოთ სხვადასხვა სიგნალები ამ ფენებზე. ეს არის მრავალფენიანი PCB დასტის სტრუქტურის არჩევანი.

ლამინირებული სტრუქტურა არის მნიშვნელოვანი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს PCB დაფების EMC მუშაობაზე და ასევე მნიშვნელოვანი საშუალებაა ელექტრომაგნიტური ჩარევის ჩახშობისთვის. ეს სტატია წარმოგიდგენთ მრავალშრიანი PCB დაფის სტეკის სტრუქტურის შესაბამის შინაარსს.

სიმძლავრის, დამიწების და სიგნალის ფენების რაოდენობის განსაზღვრის შემდეგ, მათი ფარდობითი განლაგება არის თემა, რომელსაც ყოველი PCB ინჟინერი ვერ ერიდება;

ფენის მოწყობის ზოგადი პრინციპი:

1. მრავალშრიანი PCB დაფის ლამინირებული სტრუქტურის დასადგენად საჭიროა მეტი ფაქტორის გათვალისწინება. გაყვანილობის თვალსაზრისით, რაც მეტი ფენა, მით უკეთესი გაყვანილობა, მაგრამ ასევე გაიზრდება დაფის წარმოების ღირებულება და სირთულე. მწარმოებლებისთვის, ლამინირებული სტრუქტურა არის თუ არა სიმეტრიული, არის ის აქცენტი, რომელსაც ყურადღება უნდა მიექცეს PCB დაფების წარმოებისას, ამიტომ ფენების რაოდენობის არჩევისას საჭიროა გავითვალისწინოთ ყველა ასპექტის საჭიროება საუკეთესო ბალანსის მისაღწევად. გამოცდილი დიზაინერებისთვის, კომპონენტების წინასწარი განლაგების დასრულების შემდეგ, ისინი ყურადღებას გაამახვილებენ PCB გაყვანილობის ბოსტნის ანალიზზე. შეუთავსეთ სხვა EDA ინსტრუმენტებს მიკროსქემის დაფის გაყვანილობის სიმკვრივის გასაანალიზებლად; შემდეგ მოახდინოს სიგნალის ხაზების რაოდენობის და ტიპების სინთეზი სპეციალური გაყვანილობის მოთხოვნებით, როგორიცაა დიფერენციალური ხაზები, მგრძნობიარე სიგნალის ხაზები და ა.შ., რათა დადგინდეს სიგნალის ფენების რაოდენობა; შემდეგ ელექტრომომარაგების, იზოლაციისა და ჩარევის ტიპის მიხედვით მოთხოვნები შიდა ელექტრული ფენების რაოდენობის დასადგენად. ამ გზით, ძირითადად განისაზღვრება მთლიანი მიკროსქემის დაფის ფენების რაოდენობა.

2. კომპონენტის ზედაპირის ქვედა ნაწილი (მეორე ფენა) არის გრუნტის სიბრტყე, რომელიც უზრუნველყოფს მოწყობილობის დამცავ ფენას და ზედა გაყვანილობის საორიენტაციო სიბრტყეს; მგრძნობიარე სიგნალის ფენა უნდა იყოს მიმდებარე შიდა ელექტრული ფენის (შიდა სიმძლავრის/მიწის ფენის) გამოყენებით დიდი შიდა ელექტრული ფენის სპილენძის ფილმი სიგნალის ფენის დაცვის უზრუნველსაყოფად. მიკროსქემის მაღალსიჩქარიანი სიგნალის გადაცემის ფენა უნდა იყოს სიგნალის შუალედური ფენა და მოქცეული ორ შიდა ელექტრულ ფენას შორის. ამ გზით, ორი შიდა ელექტრული ფენის სპილენძის ფილას შეუძლია უზრუნველყოს ელექტრომაგნიტური დაცვა მაღალსიჩქარიანი სიგნალის გადაცემისთვის და ამავდროულად, მას შეუძლია ეფექტურად შეზღუდოს მაღალსიჩქარიანი სიგნალის გამოსხივება ორ შიდა ელექტრულ ფენას შორის გამოწვევის გარეშე. გარე ჩარევა.

3. ყველა სასიგნალო შრე მაქსიმალურად ახლოსაა მიწის სიბრტყესთან;

4. შეეცადეთ თავიდან აიცილოთ ერთმანეთის პირდაპირ მიმდებარე სიგნალის ორი ფენა; ადვილია მიმდებარე სიგნალის ფენებს შორის ურთიერთდაკავშირების დანერგვა, რაც იწვევს მიკროსქემის ფუნქციის დარღვევას. ორ სიგნალის ფენას შორის დამიწის სიბრტყის დამატებამ შეიძლება ეფექტურად აიცილოს ჯვარი.

5. ძირითადი კვების წყარო მაქსიმალურად ახლოს არის მასთან შესაბამისად;

6. გავითვალისწინოთ ლამინირებული სტრუქტურის სიმეტრია.

7. დედაპლატის ფენის განლაგებისთვის არსებულ დედაპლატებს უჭირთ პარალელური საქალაქთაშორისო გაყვანილობის კონტროლი. 50 MHZ-ზე მეტი დაფის დონის ოპერაციული სიხშირისთვის (იხილეთ სიტუაცია 50 MHz-ზე ქვემოთ, გთხოვთ დაისვენოთ სათანადოდ), რეკომენდებულია პრინციპის დალაგება:

კომპონენტის ზედაპირი და შედუღების ზედაპირი არის სრული დამიწების სიბრტყე (ფარი); არ არის მიმდებარე პარალელური გაყვანილობის ფენები; ყველა სიგნალის ფენა მაქსიმალურად ახლოსაა მიწის სიბრტყესთან;

გასაღების სიგნალი მიმდებარედ არის მიწასთან და არ კვეთს დანაყოფს.

შენიშვნა: კონკრეტული PCB ფენების დაყენებისას, ზემოაღნიშნული პრინციპები მოქნილად უნდა იყოს ათვისებული. ზემოაღნიშნული პრინციპების გაგებიდან გამომდინარე, ერთი დაფის ფაქტობრივი მოთხოვნების მიხედვით, როგორიცაა: საჭიროა თუ არა საკვანძო გაყვანილობის ფენა, ელექტრომომარაგება, მიწის სიბრტყის დაყოფა და ა.შ., განსაზღვრეთ ფენების განლაგება და ნუ. უბრალოდ დააკოპირეთ იგი პირდაპირ, ან დაიჭირეთ იგი.

8. მრავალჯერადი დამიწებული შიდა ელექტრული ფენა ეფექტურად ამცირებს მიწის წინაღობას. მაგალითად, A სიგნალის ფენა და B სიგნალის ფენა იყენებენ ცალკეული მიწის სიბრტყეებს, რაც ეფექტურად ამცირებს საერთო რეჟიმის ჩარევას.

ხშირად გამოყენებული ფენიანი სტრუქტურა: 4-ფენიანი დაფა

ქვემოთ გამოყენებულია 4-ფენიანი დაფის მაგალითი, რათა აჩვენოს, თუ როგორ უნდა მოხდეს სხვადასხვა ლამინირებული სტრუქტურების მოწყობისა და კომბინაციის ოპტიმიზაცია.

ხშირად გამოყენებული 4-ფენიანი დაფებისთვის, არსებობს შემდეგი დაწყობის მეთოდები (ზემოდან ქვემოდან).

(1) Siganl_1 (ზედა), GND (შიდა_1), POWER (შიდა_2), Siganl_2 (ქვედა).

(2) Siganl_1 (ზედა), POWER (შიდა_1), GND (შიდა_2), Siganl_2 (ქვედა).

(3) POWER (ზედა), Siganl_1 (შიდა_1), GND (შიდა_2), Siganl_2 (ქვედა).

ცხადია, მე-3 ვარიანტს არ გააჩნია ეფექტური შეერთება დენის ფენასა და მიწის ფენას შორის და არ უნდა იქნას მიღებული.

მაშინ როგორ უნდა შეირჩეს 1 და 2 ვარიანტები?

ნორმალურ პირობებში, დიზაინერები აირჩევენ ვარიანტს 1, როგორც 4-ფენიანი დაფის სტრუქტურა. არჩევანის მიზეზი არ არის ის, რომ 2 ვარიანტის მიღება შეუძლებელია, არამედ ის, რომ ზოგადი PCB დაფა ათავსებს კომპონენტებს მხოლოდ ზედა ფენაზე, ამიტომ უფრო მიზანშეწონილია 1 ვარიანტის მიღება.

მაგრამ როდესაც კომპონენტები უნდა განთავსდეს როგორც ზედა, ასევე ქვედა ფენებზე, ხოლო დიელექტრიკის სისქე შიდა დენის ფენასა და მიწის ფენას შორის დიდია და დაწყვილება ცუდია, აუცილებელია გავითვალისწინოთ რომელ ფენას აქვს ნაკლები სასიგნალო ხაზი. ვარიანტი 1, ქვედა ფენაზე ნაკლები სიგნალის ხაზია და დიდი ფართობის სპილენძის ფირის გამოყენება შესაძლებელია POWER ფენასთან დასაწყებად; პირიქით, თუ კომპონენტები ძირითადად ქვედა ფენაზეა განლაგებული, დაფის დასამზადებლად უნდა იქნას გამოყენებული ვარიანტი 2.

თუ ლამინირებული სტრუქტურა მიიღება, დენის ფენა და მიწის ფენა უკვე დაწყვილებულია. სიმეტრიის მოთხოვნების გათვალისწინებით, სქემა 1 ზოგადად მიღებულია.

6 ფენიანი დაფა

4-ფენიანი დაფის ლამინირებული სტრუქტურის ანალიზის დასრულების შემდეგ, ქვემოთ გამოყენებულია 6-ფენიანი დაფის კომბინაციის მაგალითი 6-ფენიანი დაფის განლაგებისა და კომბინაციისა და სასურველი მეთოდის საილუსტრაციოდ.

(1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), სიმძლავრე (Inner_4), Siganl_4 (ქვემოთ).

გამოსავალი 1 იყენებს 4 სიგნალის ფენას და 2 შიდა დენის/მიწის ფენას, მეტი სიგნალის ფენით, რაც ხელს უწყობს კომპონენტებს შორის გაყვანილობის მუშაობას, მაგრამ ამ გადაწყვეტის დეფექტები ასევე უფრო აშკარაა, რაც გამოიხატება შემდეგ ორ ასპექტში:

① ელექტრული სიბრტყე და სახმელეთო სიბრტყე ერთმანეთისგან შორს არიან და ისინი საკმარისად არ არიან დაწყვილებული.

② სიგნალის ფენა Siganl_2 (Inner_2) და Siganl_3 (Inner_3) პირდაპირ მეზობელია, ამიტომ სიგნალის იზოლაცია არ არის კარგი და ჯვარედინი საუბარი ადვილია.

(2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (ქვემოთ).

სქემა 2 სქემა 1-თან შედარებით, სიმძლავრის შრე და მიწის სიბრტყე სრულად არის დაწყვილებული, რასაც აქვს გარკვეული უპირატესობები სქემა 1-თან შედარებით, მაგრამ

Siganl_1 (Top) და Siganl_2 (Inner_1) და Siganl_3 (Inner_4) და Siganl_4 (ქვედა) სიგნალის შრეები უშუალოდ ერთმანეთის მიმდებარეა. სიგნალის იზოლაცია არ არის კარგი, და გადაკვეთის პრობლემა არ არის მოგვარებული.

(3) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (ქვემოთ).

სქემა 1-სა და სქემა 2-თან შედარებით, სქემა 3-ს აქვს ერთი ნაკლები სიგნალის შრე და კიდევ ერთი შიდა ელექტრული ფენა. მიუხედავად იმისა, რომ გაყვანილობისთვის ხელმისაწვდომი ფენები შემცირებულია, ეს სქემა წყვეტს სქემის 1 და სქემის 2 საერთო დეფექტებს.

① ელექტრული სიბრტყე და მიწის სიბრტყე მჭიდროდ არის დაკავშირებული.

② სიგნალის თითოეული ფენა უშუალოდ შიდა ელექტრული ფენის მიმდებარედ არის და ეფექტურად იზოლირებულია სხვა სიგნალის ფენებისგან და ჯვარედინი ახსნა ადვილი არ არის.

③ Siganl_2 (Inner_2) არის მიმდებარე ორი შიდა ელექტრული ფენის GND (Inner_1) და POWER (Inner_3), რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალსიჩქარიანი სიგნალების გადასაცემად. ორ შიდა ელექტრულ ფენას შეუძლია ეფექტურად დაიცვას ჩარევა გარე სამყაროდან Siganl_2 (Inner_2) ფენაში და ჩარევა Siganl_2-დან (Inner_2) გარე სამყაროში.

ყველა ასპექტში, სქემა 3 აშკარად ყველაზე ოპტიმიზირებულია. ამავდროულად, სქემა 3 არის ასევე ხშირად გამოყენებული ლამინირებული სტრუქტურა 6-ფენიანი დაფებისთვის. ზემოაღნიშნული ორი მაგალითის ანალიზით, მიმაჩნია, რომ მკითხველს აქვს გარკვეული გაგება კასკადური სტრუქტურის შესახებ, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში, გარკვეული სქემა ვერ აკმაყოფილებს ყველა მოთხოვნას, რაც მოითხოვს დიზაინის სხვადასხვა პრინციპის პრიორიტეტის გათვალისწინებას. სამწუხაროდ, იმის გამო, რომ მიკროსქემის დაფის ფენის დიზაინი მჭიდრო კავშირშია ფაქტობრივი მიკროსქემის მახასიათებლებთან, სხვადასხვა სქემების ჩარევის საწინააღმდეგო მოქმედება და დიზაინის ფოკუსი განსხვავებულია, ასე რომ, სინამდვილეში ამ პრინციპებს არ აქვთ განსაზღვრული პრიორიტეტი მითითებისთვის. მაგრამ რა თქმა უნდა, ის არის, რომ დიზაინის პრინციპი 2 (შიდა დენის ფენა და მიწის ფენა მჭიდროდ უნდა იყოს შეწყვილებული) პირველ რიგში უნდა დაკმაყოფილდეს დიზაინში და თუ საჭიროა მაღალი სიჩქარის სიგნალების გადაცემა წრეში, მაშინ დიზაინის პრინციპი 3. (მაღალსიჩქარიანი სიგნალის გადაცემის შრე წრეში) ეს უნდა იყოს სიგნალის შუალედური ფენა და მოთავსებული ორ შიდა ელექტრულ ფენას შორის) უნდა იყოს დაკმაყოფილებული.

10 ფენიანი დაფა

PCB ტიპიური 10-ფენიანი დაფის დიზაინი

გაყვანილობის ზოგადი თანმიმდევრობაა TOP–GND — სიგნალის შრე — დენის შრე — GND — სიგნალის შრე — დენის შრე — სიგნალის შრე — GND — BOTTOM

გაყვანილობის თანმიმდევრობა თავისთავად არ არის დაფიქსირებული, მაგრამ არსებობს გარკვეული სტანდარტები და პრინციპები მის შეზღუდვისთვის: მაგალითად, ზედა ფენის და ქვედა ფენის მიმდებარე ფენები იყენებენ GND-ს ერთი დაფის EMC მახასიათებლების უზრუნველსაყოფად; მაგალითად, თითოეული სიგნალის შრე სასურველია გამოიყენოს GND ფენა, როგორც საცნობარო სიბრტყე; ელექტროენერგიის მიწოდება, რომელიც გამოიყენება მთელ ერთ დაფაზე, უპირატესად დადება სპილენძის მთელ ნაჭერზე; მგრძნობიარე, მაღალსიჩქარიანი და ამჯობინეს ნახტომის შიდა ფენის გასწვრივ და ა.შ.