PCB krovimas yra svarbus veiksnys, lemiantis gaminių EMS veikimą. Geras sluoksniavimas gali būti labai efektyvus mažinant spinduliuotę iš PCB kilpos (diferencinio režimo spinduliavimas), taip pat nuo kabelių, prijungtų prie plokštės (bendrojo režimo emisija).

Kita vertus, bloga kaskada gali labai padidinti abiejų mechanizmų spinduliuotę. Keturi veiksniai yra svarbūs svarstant plokščių krovimą:

1. Sluoksnių skaičius;

2. Naudotų sluoksnių skaičius ir tipas (galia ir (arba) gruntas);

3. Sluoksnių tvarka ar seka;

4. Intervalas tarp sluoksnių.

Paprastai atsižvelgiama tik į sluoksnių skaičių. Daugeliu atvejų kiti trys veiksniai yra vienodai svarbūs, o ketvirtasis kartais net nežinomas PCB dizaineriui. Nustatydami sluoksnių skaičių, atsižvelkite į šiuos dalykus:

1. Signalo kiekis ir laidų kaina;

2. Dažnis;

3. Ar gaminys turi atitikti A ar B klasės paleidimo reikalavimus?

4. PCB yra ekranuotame arba neekranuotame korpuse;

5. Projektavimo komandos EMC inžinerinė kompetencija.

Paprastai svarstomas tik pirmasis terminas. Iš tikrųjų visi daiktai buvo gyvybiškai svarbūs ir turėtų būti vertinami vienodai. Šis paskutinis punktas yra ypač svarbus ir jo nereikėtų pamiršti, jei norima pasiekti optimalų dizainą per mažiausią laiką ir kainą.

Daugiasluoksnė plokštė, naudojant įžeminimo ir (arba) galios plokštumą, žymiai sumažina spinduliuotės emisiją, palyginti su dviejų sluoksnių plokšte. Bendra nykščio taisyklė yra ta, kad keturių sluoksnių plokštė skleidžia 15 dB mažiau spinduliuotės nei dviejų sluoksnių plokštė, visi kiti veiksniai yra vienodi. Plokštė su lygiu paviršiumi yra daug geresnė nei lenta be plokščio paviršiaus dėl šių priežasčių:

1. Jie leidžia nukreipti signalus kaip mikrojuostelių linijas (arba juostines linijas). Šios konstrukcijos yra valdomos varžos perdavimo linijos, turinčios daug mažesnę spinduliuotę nei atsitiktiniai laidai, naudojami dviejų sluoksnių plokštėse;

2. Įžeminimo plokštuma žymiai sumažina įžeminimo varžą (taigi ir žemės triukšmą).

Nors dvi plokštės buvo sėkmingai naudojamos neekranuotuose 20–25 MHz talpyklose, šie atvejai yra išimtis, o ne taisyklė. Virš 10–15 MHz dažnio plokštės paprastai turėtų būti svarstomos.

Naudodami daugiasluoksnę plokštę turite siekti penkių tikslų. Jie yra:

1. Signalo sluoksnis visada turi būti greta plokštumos;

2. Signalo sluoksnis turi būti sandariai sujungtas (arti) su gretima plokštuma;

3, galios plokštuma ir įžeminimo plokštuma turėtų būti glaudžiai sujungtos;

4, greitasis signalas turėtų būti palaidotas linijoje tarp dviejų plokštumų, lėktuvas gali atlikti ekranavimo vaidmenį ir gali slopinti greitųjų spausdintų linijų spinduliuotę;

5. Keli įžeminimo plokštumai turi daug privalumų, nes jie sumažins plokštės įžeminimo (atskaitos plokštumos) varžą ir sumažins bendrojo režimo spinduliuotę.

Apskritai mes turime pasirinkti tarp signalo/plokštumos artumo jungties (2 tikslas) ir galios/žemės plokštumos artumo jungties (3 tikslas). Taikant įprastus PCB konstrukcijos metodus, plokščios plokštės talpa tarp gretimo maitinimo šaltinio ir įžeminimo plokštės yra nepakankama, kad būtų galima pakankamai atsieti žemiau 500 MHz.

Todėl atsiejimas turi būti sprendžiamas kitomis priemonėmis, ir paprastai turėtume pasirinkti tvirtą jungtį tarp signalo ir dabartinės grąžinimo plokštumos. Sandarios jungties tarp signalinio sluoksnio ir dabartinės grąžinimo plokštumos pranašumai bus didesni už trūkumus, kuriuos sukelia nedidelis talpos praradimas tarp plokštumų.

Aštuoni sluoksniai yra minimalus sluoksnių skaičius, kuris gali būti naudojamas visiems šiems penkiems tikslams pasiekti. Kai kurie iš šių tikslų turės būti pažeisti keturių ir šešių sluoksnių lentose. Esant tokioms sąlygoms, turite nustatyti, kurie tikslai yra svarbiausi nagrinėjamam dizainui.

Pirmiau pateikta pastraipa neturėtų būti aiškinama taip, kad negalite padaryti gero EMC dizaino ant keturių ar šešių pakopų plokštės, kaip galite. Tai tik parodo, kad ne visus tikslus galima pasiekti vienu metu ir kad reikia kažkokio kompromiso.

Kadangi visus norimus EMC tikslus galima pasiekti naudojant aštuonis sluoksnius, nėra jokios priežasties naudoti daugiau nei aštuonis sluoksnius, išskyrus papildomus signalo nukreipimo sluoksnius.

Mechaniniu požiūriu dar vienas idealus tikslas yra padaryti PCB plokštės skerspjūvį simetrišką (arba subalansuotą), kad būtų išvengta deformacijos.

Pavyzdžiui, aštuonių sluoksnių plokštėje, jei antrasis sluoksnis yra plokštuma, septintasis sluoksnis taip pat turėtų būti plokštuma.

Todėl visos čia pateiktos konfigūracijos naudoja simetriškas arba subalansuotas struktūras. Jei leidžiamos asimetriškos ar nesubalansuotos konstrukcijos, galima sukurti kitas pakopines konfigūracijas.

Keturių sluoksnių plokštė

Dažniausia keturių sluoksnių plokščių struktūra parodyta 1 paveiksle (galios plokštuma ir įžeminimo plokštuma yra keičiamos). Jį sudaro keturi tolygiai išdėstyti sluoksniai su vidine galios plokštuma ir įžeminimo plokštuma. Šie du išoriniai laidų sluoksniai paprastai turi statmenas laidų kryptis.

Nors ši konstrukcija yra daug geresnė nei dvigubos plokštės, ji turi keletą mažiau pageidaujamų savybių.

1 dalies tikslų sąraše šis krūva atitinka tik tikslą (1). Jei sluoksniai yra vienodai išdėstyti, tarp signalo sluoksnio ir dabartinės grąžinimo plokštumos yra didelis tarpas. Taip pat yra didelis tarpas tarp galios plokštumos ir įžeminimo plokštumos.

Keturių sluoksnių plokštės atveju negalime vienu metu ištaisyti abiejų defektų, todėl turime nuspręsti, kuri mums svarbiausia.

Kaip minėta anksčiau, tarpsluoksnio talpa tarp gretimo maitinimo šaltinio ir įžeminimo plokštės yra nepakankama, kad būtų galima tinkamai atsieti naudojant įprastas PCB gamybos technologijas.

Atsiejimas turi būti atliekamas kitomis priemonėmis, ir mes turime pasirinkti tvirtą jungtį tarp signalo ir dabartinės grąžinimo plokštumos. Sandarios jungties tarp signalinio sluoksnio ir srovės grąžinimo plokštumos pranašumai bus didesni nei trūkumų, susijusių su nedideliu tarpsluoksnio talpos praradimu.

Todėl paprasčiausias būdas pagerinti keturių sluoksnių plokštės EMC veikimą yra priartinti signalo sluoksnį kuo arčiau plokštumos. 10 ml) ir naudoja didelę dielektrinę šerdį tarp maitinimo šaltinio ir įžeminimo plokštumos (> 40 ml), kaip parodyta 2 paveiksle.

Tai turi tris privalumus ir keletą trūkumų. Signalo kilpos plotas yra mažesnis, todėl susidaro mažiau diferencinio režimo spinduliuotės. Jei tarp laidų sluoksnio ir plokštumos sluoksnio yra 5 milimetrų intervalas, kilpos spinduliuotė gali būti sumažinta 10 ar daugiau dB, lyginant su vienodai išdėstytomis sukrautomis konstrukcijomis.

Antra, sandarus signalo laidų sujungimas su žeme sumažina plokštuminę varžą (induktyvumą), taip sumažinant prie plokštės prijungto kabelio bendro režimo spinduliuotę.

Trečia, glaudus laidų sujungimas su plokštuma sumažins laidų tarpusavio ryšį. Fiksuoto kabelių atstumo atveju perėjimas yra proporcingas kabelio aukščio kvadratui. Tai yra vienas lengviausių, pigiausių ir labiausiai nepastebimų būdų, kaip sumažinti keturių sluoksnių PCB spinduliuotę.

Šia kaskadine struktūra mes patenkame tiek 1, tiek 2 tikslus.

Kokios dar yra keturių sluoksnių laminuotos konstrukcijos galimybės? Na, mes galime naudoti šiek tiek netradicinę struktūrą, būtent 2 paveiksle perjungti signalinį sluoksnį ir plokštuminį sluoksnį, kad gautume kaskadą, pavaizduotą 3A paveiksle.

Pagrindinis šio laminavimo privalumas yra tas, kad išorinė plokštuma apsaugo signalą nuo vidinio sluoksnio. Trūkumas yra tas, kad įžeminimo plokštę gali smarkiai pjauti didelio tankio komponentų trinkelės ant PCB. Tam tikru mastu tai galima palengvinti pakeičiant plokštumą, padedant galios plokštumą elemento šone ir įžeminimo plokštumą kitoje lentos pusėje.

Antra, kai kuriems žmonėms nepatinka turėti atvirą galios plokštumą, trečia, palaidoti signalo sluoksniai apsunkina lentos perdirbimą. Kaskadas atitinka 1, 2 tikslą ir iš dalies atitinka 4 tikslą.

Dvi iš šių trijų problemų galima sušvelninti kaskadomis, kaip parodyta 3B paveiksle, kur dvi išorinės plokštumos yra įžemintos plokštumos, o maitinimo šaltinis nukreipiamas signalinėje plokštumoje kaip laidai.Maitinimo šaltinis turi būti nukreiptas į rastrą, naudojant plačius pėdsakus signalo sluoksnyje.

Du papildomi šios kaskados pranašumai yra šie:

(1) Dvi įžeminimo plokštumos užtikrina daug mažesnę įžeminimo varžą, taip sumažinant bendrojo režimo kabelio spinduliuotę;

(2) Abi žemės plokštumos gali būti susiuvamos plokštės periferijoje, kad būtų užplombuoti visi signalo pėdsakai Faradėjaus narve.

EMC požiūriu, šis sluoksnis, jei jis padarytas gerai, gali būti geriausias keturių sluoksnių PCB sluoksnis. Dabar pasiekėme tikslus (1), (2), (4) ir (5) tik su viena keturių sluoksnių lenta.

4 paveiksle parodyta ketvirtoji galimybė, ne įprasta, bet galinti gerai veikti. Tai panašu į 2 paveikslą, tačiau vietoj maitinimo plokštumos naudojama įžeminimo plokštuma, o maitinimo šaltinis veikia kaip pėdsakas ant laidų signalinio sluoksnio.

Ši kaskada įveikia minėtą perdirbimo problemą ir taip pat užtikrina mažą žemės varžą dėl dviejų antžeminių plokštumų. Tačiau šie lėktuvai nesuteikia jokio ekrano. Ši konfigūracija atitinka 1, 2 ir 5 tikslus, tačiau neatitinka 3 ar 4 tikslų.

Taigi, kaip matote, keturių sluoksnių sluoksniavimo galimybių yra daugiau, nei galėtumėte iš pradžių manyti, ir keturių sluoksnių PCBS galima pasiekti keturis iš penkių mūsų tikslų. EMS požiūriu 2, 3b ir 4 paveikslų sluoksniavimas veikia gerai.

6 sluoksnių plokštė

Dauguma šešių sluoksnių plokščių susideda iš keturių signalinių laidų sluoksnių ir dviejų plokštumos sluoksnių, o šešių sluoksnių plokštės paprastai yra pranašesnės už keturių sluoksnių plokštes EMC požiūriu.

5 paveiksle parodyta kaskadinė struktūra, kurios negalima naudoti šešių sluoksnių plokštėje.

Šios plokštumos neužtikrina signalinio sluoksnio ekranavimo, o du signaliniai sluoksniai (1 ir 6) nėra greta plokštumos. Šis išdėstymas veikia tik tuo atveju, jei visi aukšto dažnio signalai yra nukreipti 2 ir 5 sluoksniuose, o tik labai žemo dažnio signalai arba, dar geriau, jokie signalo laidai (tik litavimo pagalvėlės) nėra nukreipti 1 ir 6 sluoksniuose.

Jei naudojama, 1 ir 6 aukštų nenaudojamos vietos turi būti išasfaltuotos ir pritvirtintos prie pagrindinio aukšto kuo daugiau vietų.

Ši konfigūracija atitinka tik vieną iš mūsų pradinių tikslų (3 tikslas).

Turint šešis sluoksnius, principas numatyti du palaidotus sluoksnius didelės spartos signalams (kaip parodyta 3 paveiksle) yra lengvai įgyvendinamas, kaip parodyta 6 paveiksle. Ši konfigūracija taip pat suteikia du paviršiaus sluoksnius mažo greičio signalams.

Tai turbūt labiausiai paplitusi šešių sluoksnių struktūra ir gali būti labai veiksminga kontroliuojant elektromagnetinę spinduliuotę, jei tai daroma gerai. Ši konfigūracija atitinka 1,2,4 tikslą, bet ne 3,5 tikslą. Pagrindinis jo trūkumas yra galios plokštumos ir įžeminimo plokštumos atskyrimas.

Dėl šio atskyrimo tarp maitinimo plokštumos ir įžeminimo plokštumos nėra daug talpų, todėl, norint susidoroti su šia situacija, reikia kruopščiai atsieti konstrukciją. Norėdami gauti daugiau informacijos apie atsiejimą, žr. Mūsų atsiejimo technikos patarimus.

Beveik identiška, gerai besielgianti šešių sluoksnių laminuota struktūra parodyta 7 paveiksle.

H1 žymi 1 signalo horizontalųjį nukreipimo sluoksnį, V1 – vertikalų signalo 1 nukreipimo sluoksnį, H2 ir V2 reiškia tą pačią 2 signalo reikšmę, o šios struktūros privalumas yra tas, kad stačiakampiai nukreipimo signalai visada nurodo tą pačią plokštumą.

Norėdami suprasti, kodėl tai svarbu, žr. 6 dalies skyrių apie signalus į atskaitos plokštumus. Trūkumas yra tas, kad 1 ir 6 sluoksnių signalai nėra apsaugoti.

Todėl signalinis sluoksnis turėtų būti labai arti gretimos plokštumos, o norint sukurti reikiamą plokštės storį, turėtų būti naudojamas storesnis vidurinis šerdies sluoksnis. Tipiškas atstumas tarp 0.060 colių storio plokščių greičiausiai bus 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005”. Ši struktūra atitinka 1 ir 2 tikslus, bet ne 3, 4 ar 5 tikslus.

Kita šešių sluoksnių plokštė, pasižyminti puikiu našumu, parodyta 8 paveiksle. Jame yra du signalais palaidoti sluoksniai ir gretimos galios ir žemės plokštumos, kad būtų pasiekti visi penki tikslai. Tačiau didžiausias trūkumas yra tai, kad jis turi tik du laidų sluoksnius, todėl jis nėra naudojamas labai dažnai.

Šešių sluoksnių plokštę lengviau pasiekti gerą elektromagnetinį suderinamumą nei keturių sluoksnių plokštę. Mes taip pat turime keturių signalų nukreipimo sluoksnių pranašumą, o ne tik du.

Kaip ir keturių sluoksnių plokštės atveju, šešių sluoksnių PCB atitiko keturis iš penkių mūsų tikslų. Visi penki tikslai gali būti pasiekti, jei apsiribosime dviem signalo nukreipimo sluoksniais. 6 paveiksle, 7 paveiksle ir 8 paveiksle esančios struktūros gerai veikia iš EMC perspektyvos.