PCB stacking is an important factor to determine EMC performance of products. კარგი ფენა შეიძლება იყოს ძალიან ეფექტური PCB მარყუჟის გამოსხივების შემცირებისას (დიფერენციალური რეჟიმის გამოსხივება), ასევე დაფასთან დაკავშირებული კაბელებისგან (საერთო რეჟიმის გამოსხივება).

მეორეს მხრივ, ცუდ კასკადს შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს ორივე მექანიზმის რადიაცია. ოთხი ფაქტორი მნიშვნელოვანია ფირფიტის დაწყობის გათვალისწინებით:

1. ფენების რაოდენობა;

2. გამოყენებული ფენების რაოდენობა და ტიპი (სიმძლავრე და/ან მიწა);

3. ფენების რიგი ან მიმდევრობა;

4. ფენებს შორის ინტერვალი.

ჩვეულებრივ განიხილება მხოლოდ ფენების რაოდენობა. ხშირ შემთხვევაში, დანარჩენი სამი ფაქტორი თანაბრად მნიშვნელოვანია და მეოთხე ზოგჯერ არც კი არის ცნობილი PCB დიზაინერისთვის. ფენების რაოდენობის განსაზღვრისას გაითვალისწინეთ შემდეგი:

1. გაყვანილობის სიგნალის რაოდენობა და ღირებულება;

2. Frequency;

3. უნდა აკმაყოფილებდეს თუ არა პროდუქტი A ან B კლასის გაშვების მოთხოვნებს?

4. PCB არის დაცულ ან დაუცველ საცხოვრებელში;

5. EMC engineering expertise of the design team.

როგორც წესი, მხოლოდ პირველი ვადა განიხილება. მართლაც, ყველა ელემენტი სასიცოცხლო მნიშვნელობის იყო და თანაბრად უნდა განვიხილოთ. ეს უკანასკნელი პუნქტი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია და არ უნდა იყოს უგულებელყოფილი, თუკი ოპტიმალური დიზაინი მიიღწევა უმოკლეს დროში და ხარჯებში.

მიწისზედა და/ან სიმძლავრის თვითმფრინავის გამოყენებით მრავალშრიანი ფირფიტა უზრუნველყოფს რადიაციის ემისიის მნიშვნელოვან შემცირებას ორფენიან ფირფიტასთან შედარებით. გამოყენებული ზოგადი წესი არის ის, რომ ოთხფენიანი ფირფიტა აწარმოებს 15 დბ-ით ნაკლებ გამოსხივებას, ვიდრე ორფენიანი ფირფიტა, ყველა სხვა ფაქტორი თანაბარია. A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. ისინი იძლევიან სიგნალების მარშრუტს, როგორც მიკროსტრიპის ხაზებს (ან ლენტის ხაზებს). These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. მიწის სიბრტყე მნიშვნელოვნად ამცირებს გრუნტის წინაღობას (და შესაბამისად მიწის ხმაურს).

მიუხედავად იმისა, რომ ორი ფირფიტა წარმატებით იქნა გამოყენებული 20-25 მჰც დაუცველ გარსებში, ეს შემთხვევები უფრო გამონაკლისია ვიდრე წესი. დაახლოებით 10-15 მჰც-ზე მეტი, ჩვეულებრივ უნდა განიხილებოდეს მრავალშრიანი პანელები.

არსებობს ხუთი მიზანი, რომლის მიღწევაც უნდა შეეცადოთ მრავალშრიანი დაფის გამოყენებისას. ესენი არიან:

1. სიგნალის ფენა ყოველთვის უნდა იყოს სიბრტყის მიმდებარედ;

2. სიგნალის ფენა მჭიდროდ უნდა იყოს მიბმული (ახლოს) მის მიმდებარე სიბრტყესთან;

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

4, მაღალსიჩქარიანი სიგნალი უნდა იყოს დაკრძალული ორ სიბრტყეს შორის, თვითმფრინავმა შეიძლება შეასრულოს დამცავი როლი და შეაჩეროს მაღალსიჩქარიანი დაბეჭდილი ხაზის გამოსხივება;

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

ზოგადად, ჩვენ არჩევანის წინაშე ვდგავართ სიგნალის/სიბრტყის სიახლოვის შეერთებასთან (მიზანი 2) და სიმძლავრის/სახმელეთო სიბრტყის სიახლოვის შეერთებასთან (მიზანი 3). ჩვეულებრივი PCB კონსტრუქციის ტექნიკით, ბრტყელი ფირფიტის ტევადობა მიმდებარე დენის წყაროსსა და მიწის სიბრტყეს შორის არასაკმარისია 500 მჰც -ზე ქვემოთ საკმარისი განშორების უზრუნველსაყოფად.

ამრიგად, გათიშვა უნდა მოხდეს სხვა საშუალებებით და ჩვენ ზოგადად უნდა შევარჩიოთ მჭიდრო კავშირი სიგნალსა და მიმდინარე დაბრუნების სიბრტყეს შორის. სიგნალის ფენასა და მიმდინარე დაბრუნების სიბრტყეს შორის მჭიდრო დაწყვილების უპირატესობა გადაწონის მინუსებს, რომლებიც გამოწვეულია თვითმფრინავებს შორის ტევადობის უმნიშვნელო დაკარგვით.

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. ამ მიზნების ზოგიერთი ნაწილი კომპრომისზე უნდა წავიდეს ოთხ და ექვსსაფეხურიან დაფაზე. ამ პირობებში, თქვენ უნდა განსაზღვროთ რომელი მიზნებია ყველაზე მნიშვნელოვანი დიზაინისთვის.

ზემოთ მოყვანილი პარაგრაფი არ უნდა იქნეს განმარტებული ისე, რომ თქვენ არ შეგიძლიათ გააკეთოთ კარგი EMC დიზაინი ოთხ ან ექვს საფეხურზე დაფაზე, როგორც თქვენ შეგიძლიათ. 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.

მაგალითად, რვა ფენის დაფაზე, თუ მეორე ფენა არის თვითმფრინავი, მაშინ მეშვიდე ფენა ასევე უნდა იყოს თვითმფრინავი.

აქედან გამომდინარე, აქ წარმოდგენილი ყველა კონფიგურაცია იყენებს სიმეტრიულ ან დაბალანსებულ სტრუქტურებს. If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

ყველაზე გავრცელებული ოთხ ფენის ფირფიტის სტრუქტურა ნაჩვენებია ფიგურა 1-ში (სიმძლავრის თვითმფრინავი და მიწის სიბრტყე ცვალებადია). 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.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს კონსტრუქცია ბევრად უკეთესია, ვიდრე ორმაგი პანელები, მას აქვს რამდენიმე ნაკლებად სასურველი თვისება.

ნაწილ 1 -ის სამიზნეების სიისათვის ეს დასტა აკმაყოფილებს მხოლოდ მიზანს (1). თუ ფენები თანაბრად არის დაშორებული, დიდია უფსკრული სიგნალის ფენასა და მიმდინარე დაბრუნების სიბრტყეს შორის. ასევე დიდი უფსკრულია ძალაუფლების თვითმფრინავსა და სახმელეთო თვითმფრინავს შორის.

ოთხსაფეხურიანი დაფისთვის, ჩვენ არ შეგვიძლია ორივე დეფექტის ერთდროულად გამოსწორება, ამიტომ ჩვენ უნდა გადავწყვიტოთ რომელია ჩვენთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მიმდებარე დენის წყაროს და მიწის სიბრტყეს შორის შუალედური ტევადობა არასაკმარისია PCB წარმოების ჩვეულებრივი ტექნიკის გამოყენებით ადექვატური დაშლის უზრუნველსაყოფად.

გათიშვა უნდა მოხდეს სხვა საშუალებებით და ჩვენ უნდა ავირჩიოთ მჭიდრო კავშირი სიგნალსა და მიმდინარე დაბრუნების სიბრტყეს შორის. 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.

ამრიგად, ოთხი ფენის ფირფიტის EMC მუშაობის გაუმჯობესების უმარტივესი გზაა სიგნალის ფენის მაქსიმალურად ახლოს მიტანა თვითმფრინავთან. 10 მილილიტრი) და იყენებს დიდ დიელექტრიკულ ბირთვს ენერგიის წყაროს და მიწის სიბრტყეს შორის (> 40 მლ), როგორც ნაჩვენებია ფიგურა 2 -ში.

ამას აქვს სამი უპირატესობა და მცირე ნაკლი. სიგნალის მარყუჟის არე უფრო მცირეა, ამიტომ ნაკლებად დიფერენციალური რეჟიმის გამოსხივება წარმოიქმნება. 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.

მეორე, სიგნალის გაყვანილობის მჭიდრო შეერთება მიწასთან ამცირებს პლანერის წინაღობას (ინდუქციურობას), რითაც ამცირებს დაფაზე მიერთებული კაბელის საერთო რეჟიმის გამოსხივებას.

მესამე, გაყვანილობის მჭიდრო შეერთება თვითმფრინავთან შეამცირებს გადაკვეთას გაყვანილობას შორის. For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე მარტივი, იაფი და ყველაზე შეუმჩნეველი გზა ოთხფენიანი PCB– დან გამოსხივების შესამცირებლად.

ამ კასკადის სტრუქტურის მიხედვით, ჩვენ ვაკმაყოფილებთ ორივე მიზანს (1) და (2).

რა სხვა შესაძლებლობებია ოთხი ფენის ლამინირებული სტრუქტურისთვის? ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ცოტა არატრადიციული სტრუქტურა, კერძოდ სიგნალის ფენისა და სიბრტყის ფენის გადატანა ფიგურა 2 -ში, რათა აწარმოოს კასკადის სურათი 3A.

ამ ლამინირების მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ გარე სიბრტყე იცავს შიდა ფენაზე სიგნალის მარშრუტიზაციას. მინუსი ის არის, რომ გრუნტის სიბრტყე შეიძლება ძლიერ მოჭრილიყო PCB– ზე მაღალი სიმკვრივის კომპონენტის ბალიშებით. ეს შეიძლება გარკვეულწილად შემსუბუქდეს თვითმფრინავის უკუქცევით, ელექტრული ელემენტის გვერდით დაყენებით და დაფის მეორე მხარეს მიწის ზედაპირის განთავსებით.

მეორე, ზოგს არ მოსწონს გამოვლენილი დენის თვითმფრინავი, და მესამე, დაფარული სიგნალის ფენები ართულებს დაფის გადაკეთებას. კასკადი აკმაყოფილებს ობიექტს (1), (2) და ნაწილობრივ აკმაყოფილებს ობიექტს (4).

ამ სამი პრობლემიდან ორი შეიძლება შემცირდეს კასკადით, როგორც ეს ნაჩვენებია 3B სურათზე, სადაც ორი გარე თვითმფრინავი არის მიწის სიბრტყე და ელექტროენერგიის მიწოდება ხდება სიგნალის სიბრტყეზე გაყვანილობის სახით.ელექტროენერგიის მიწოდება უნდა მოხდეს რასტრული გზით, სიგნალის ფენაში ფართო კვალის გამოყენებით.

ამ კასკადის ორი დამატებითი უპირატესობაა:

(1) ორი სახმელეთო თვითმფრინავი იძლევა გაცილებით დაბალ წინაღობას, რითაც ამცირებს საერთო რეჟიმის საკაბელო გამოსხივებას;

(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. ახლა ჩვენ მივაღწიეთ მიზნებს (1), (2), (4) და (5) მხოლოდ ერთი ოთხი ფენის დაფით.

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. ეს მსგავსია ფიგურა 2 -ის, მაგრამ მიწის სიბრტყე გამოიყენება სიმძლავრის თვითმფრინავის ნაცვლად, ხოლო ელექტრომომარაგება მოქმედებს როგორც კვალი სიგნალის ფენაზე გაყვანილობისთვის.

ეს კასკადი გადალახავს ზემოაღნიშნულ გადამუშავების პრობლემას და ასევე უზრუნველყოფს დაბალ წინაღობას ორი მიწის სიბრტყის გამო. თუმცა, ეს თვითმფრინავები არ უზრუნველყოფენ რაიმე სახის დაცვას. ეს კონფიგურაცია აკმაყოფილებს მიზნებს (1), (2) და (5), მაგრამ არ აკმაყოფილებს მიზნებს (3) ან (4).

ამრიგად, როგორც ხედავთ, ოთხი ფენის შრეზე მეტი ვარიანტია, ვიდრე თავდაპირველად წარმოგიდგენიათ და შესაძლებელია ჩვენი ხუთი მიზნიდან ოთხის დაკმაყოფილება ოთხი ფენის PCBS– ით. EMC– ის თვალსაზრისით, ფიგურების 2, 3 ბ და 4 ფენა კარგად მუშაობს.

6 ფენის დაფა

ექვს ფენის დაფები შედგება სიგნალის გაყვანილობის ოთხი ფენისა და ორი სიბრტყისაგან, ხოლო ექვს ფენის დაფები, როგორც წესი, EMC- ის თვალსაზრისით ოთხ ფენის დაფებზე უკეთესია.

სურათი 5 გვიჩვენებს კასკადურ სტრუქტურას, რომელიც არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ექვს ფენის დაფაზე.

ეს თვითმფრინავები არ უზრუნველყოფენ სიგნალის ფენის დაცვას და სიგნალის ორი ფენა (1 და 6) არ არის სიბრტყის მიმდებარედ. ეს შეთანხმება მუშაობს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ყველა მაღალი სიხშირის სიგნალი გადადის 2 და 5 ფენებზე, და მხოლოდ ძალიან დაბალი სიხშირის სიგნალები, ან კიდევ უკეთესი, საერთოდ არ არის სიგნალის მავთული (უბრალოდ შედუღებული ბალიშები) 1 და 6 ფენებზე.

გამოყენების შემთხვევაში, 1 და 6 სართულებზე გამოუყენებელი ადგილები უნდა იყოს ასფალტირებული და viAS მიმაგრებული ძირითად სართულზე რაც შეიძლება მეტ ადგილას.

ეს კონფიგურაცია აკმაყოფილებს მხოლოდ ერთ ჩვენს თავდაპირველ მიზანს (მიზანი 3).

ექვსი ფენის გათვალისწინებით, მაღალსიჩქარიანი სიგნალებისთვის ორი დაფარული ფენის მიწოდების პრინციპი (როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 3) ადვილად ხორციელდება, როგორც ეს ნაჩვენებია მე -6-ში. ეს კონფიგურაცია ასევე უზრუნველყოფს ორ ზედაპირულ ფენას დაბალი სიჩქარის სიგნალებისთვის.

ეს, ალბათ, ყველაზე გავრცელებული ექვს ფენიანი სტრუქტურაა და შეიძლება ძალიან ეფექტური იყოს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების კონტროლში, თუ ის კარგად გაკეთდება. ეს კონფიგურაცია აკმაყოფილებს მიზანს 1,2,4, მაგრამ არა მიზანს 3,5. Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

ამ განცალკევების გამო, არ არის ბევრი ინტერპლანტიკური ტევადობა დენის სიბრტყესა და სახმელეთო სიბრტყეს შორის, ამიტომ ამ სიტუაციასთან გამკლავების მიზნით ფრთხილად უნდა მოხდეს განშორების დიზაინი. გათიშვის შესახებ დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ ჩვენი რჩევები გათიშვის ტექნიკის შესახებ.

თითქმის იდენტური, კარგად მოქცეული ექვს ფენის ლამინირებული სტრუქტურა ნაჩვენებია ფიგურაში 7.

H1 წარმოადგენს სიგნალის 1 -ის ჰორიზონტალური მარშრუტიზაციის ფენას, V1 წარმოადგენს სიგნალის 1 -ის ვერტიკალურ მარშრუტიზაციულ ფენას, H2 და V2 სიგნალისთვის იგივე მნიშვნელობას.

იმის გასაგებად, თუ რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი, იხილეთ ნაწილი სიგნალის მიმცემი თვითმფრინავების შესახებ მე –6 ნაწილში. მინუსი ის არის, რომ 1 და 6 ფენის სიგნალები არ არის დაცული.

ამრიგად, სიგნალის ფენა ძალიან ახლოს უნდა იყოს მის მიმდებარე სიბრტყესთან და სქელი შუა ბირთვის ფენა უნდა იქნას გამოყენებული ფირფიტის საჭირო სისქის შესადგენად. ტიპიური 0.060 ინჩის სისქის ფირფიტების ინტერვალი სავარაუდოდ იქნება 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005”. ეს სტრუქტურა აკმაყოფილებს 1 და 2 მიზნებს, მაგრამ არა 3, 4 ან 5 მიზნებს.

კიდევ ერთი ექვსი ფენის ფირფიტა შესანიშნავი შესრულებით ნაჩვენებია ფიგურაში 8. ის უზრუნველყოფს სიგნალის ორ დაფარულ ფენას და მიმდებარე დენის და სახმელეთო თვითმფრინავებს ხუთივე მიზნის მისაღწევად. თუმცა, ყველაზე დიდი ნაკლი ის არის, რომ მას აქვს მხოლოდ გაყვანილობის ორი ფენა, ამიტომ არ გამოიყენება ძალიან ხშირად.

ექვს ფენის ფირფიტა უფრო ადვილია კარგი ელექტრომაგნიტური თავსებადობის მისაღებად, ვიდრე ოთხ ფენის ფირფიტა. ჩვენ ასევე გვაქვს ოთხი სიგნალის მარშრუტიზაციის ფენის უპირატესობა იმის ნაცვლად, რომ შემოვიფარგლოთ ორზე.

როგორც ოთხი ფენის მიკროსქემის შემთხვევაში, ექვს ფენის PCB- მა შეასრულა ჩვენი ხუთი მიზანიდან ოთხი. ხუთივე მიზნის მიღწევა შესაძლებელია, თუკი ჩვენ შემოვიფარგლებით სიგნალის მარშრუტიზაციის ორ ფენად. სტრუქტურები ფიგურაში 6, სურათი 7 და სურათი 8 ყველა კარგად მუშაობს EMC- ის თვალსაზრისით.