Sebelum mereka bentuk PCB pelbagai lapisan papan, pereka bentuk perlu terlebih dahulu menentukan struktur papan litar yang digunakan mengikut skala litar, saiz papan litar dan keperluan keserasian elektromagnet (EMC), iaitu, untuk memutuskan sama ada untuk menggunakan 4 lapisan, 6 lapisan, atau Lebih banyak lapisan papan litar . Selepas menentukan bilangan lapisan, tentukan tempat meletakkan lapisan elektrik dalaman dan cara mengedarkan isyarat berbeza pada lapisan ini. Ini adalah pilihan struktur tindanan PCB berbilang lapisan.

Struktur berlapis adalah faktor penting yang mempengaruhi prestasi EMC papan PCB, dan ia juga merupakan cara penting untuk menyekat gangguan elektromagnet. Artikel ini memperkenalkan kandungan berkaitan struktur tindanan papan PCB berbilang lapisan.

Selepas menentukan bilangan kuasa, tanah dan lapisan isyarat, susunan relatifnya adalah topik yang tidak dapat dielakkan oleh setiap jurutera PCB;

Prinsip umum susunan lapisan:

1. Untuk menentukan struktur berlamina papan PCB berbilang lapisan, lebih banyak faktor perlu dipertimbangkan. Dari perspektif pendawaian, lebih banyak lapisan, lebih baik pendawaian, tetapi kos dan kesukaran pembuatan papan juga akan meningkat. Bagi pengeluar, sama ada struktur berlamina itu simetri atau tidak adalah tumpuan yang perlu diberi perhatian apabila papan PCB dikilangkan, jadi pemilihan bilangan lapisan perlu mengambil kira keperluan semua aspek untuk mencapai keseimbangan terbaik. Bagi pereka yang berpengalaman, selepas melengkapkan pra susun atur komponen, mereka akan memberi tumpuan kepada analisis kesesakan pendawaian PCB. Gabungkan dengan alat EDA lain untuk menganalisis ketumpatan pendawaian papan litar; kemudian mensintesis bilangan dan jenis talian isyarat dengan keperluan pendawaian khas, seperti talian pembezaan, talian isyarat sensitif, dsb., untuk menentukan bilangan lapisan isyarat; kemudian mengikut jenis bekalan kuasa, pengasingan dan anti-gangguan Keperluan untuk menentukan bilangan lapisan elektrik dalaman. Dengan cara ini, bilangan lapisan seluruh papan litar pada dasarnya ditentukan.

2. Bahagian bawah permukaan komponen (lapisan kedua) ialah satah tanah, yang menyediakan lapisan pelindung peranti dan satah rujukan untuk pendawaian atas; lapisan isyarat sensitif hendaklah bersebelahan dengan lapisan elektrik dalaman (kuasa dalaman/lapisan tanah), menggunakan lapisan elektrik dalaman yang besar Filem tembaga untuk menyediakan perisai bagi lapisan isyarat. Lapisan penghantaran isyarat berkelajuan tinggi dalam litar hendaklah merupakan lapisan perantaraan isyarat dan diapit di antara dua lapisan elektrik dalam. Dengan cara ini, filem tembaga dua lapisan elektrik dalaman boleh menyediakan perisai elektromagnet untuk penghantaran isyarat berkelajuan tinggi, dan pada masa yang sama, ia boleh secara berkesan mengehadkan sinaran isyarat berkelajuan tinggi antara dua lapisan elektrik dalaman tanpa menyebabkan gangguan luar.

3. Semua lapisan isyarat adalah sedekat mungkin dengan satah tanah;

4. Cuba elakkan dua lapisan isyarat yang bersebelahan antara satu sama lain; adalah mudah untuk memperkenalkan crosstalk antara lapisan isyarat bersebelahan, mengakibatkan kegagalan fungsi litar. Menambah satah tanah di antara dua lapisan isyarat boleh mengelakkan crosstalk dengan berkesan.

5. Sumber kuasa utama adalah sedekat mungkin dengannya;

6. Mengambil kira simetri struktur berlamina.

7. Untuk susun atur lapisan papan induk, papan induk sedia ada sukar mengawal pendawaian jarak jauh selari. Untuk kekerapan operasi peringkat papan melebihi 50MHZ (rujuk situasi di bawah 50MHZ, sila berehat dengan sewajarnya), adalah disyorkan untuk mengatur prinsip:

Permukaan komponen dan permukaan kimpalan adalah satah tanah yang lengkap (perisai);Tiada lapisan pendawaian selari bersebelahan;Semua lapisan isyarat sedekat mungkin dengan satah tanah;

Isyarat utama bersebelahan dengan tanah dan tidak melintasi partition.

Nota: Apabila menyediakan lapisan PCB tertentu, prinsip di atas harus dikuasai secara fleksibel. Berdasarkan pemahaman prinsip di atas, mengikut keperluan sebenar papan tunggal, seperti: sama ada lapisan pendawaian kunci, bekalan kuasa, pembahagian satah tanah diperlukan, dll. , Tentukan susunan lapisan, dan jangan’ t hanya menyalinnya secara terang-terangan, atau berpegang padanya.

8. Berbilang lapisan elektrik dalaman yang dibumikan boleh mengurangkan galangan tanah dengan berkesan. Sebagai contoh, lapisan isyarat A dan lapisan isyarat B menggunakan satah tanah yang berasingan, yang boleh mengurangkan gangguan mod biasa dengan berkesan.

Struktur berlapis yang biasa digunakan: papan 4 lapisan

Berikut menggunakan contoh papan 4 lapisan untuk menggambarkan cara mengoptimumkan susunan dan gabungan pelbagai struktur berlamina.

Untuk papan 4 lapisan yang biasa digunakan, terdapat kaedah penyusunan berikut (dari atas ke bawah).

(1) Siganl_1 (Atas), GND (Dalaman_1), POWER (Dalaman_2), Siganl_2 (Bawah).

(2) Siganl_1 (Atas), POWER (Dalaman_1), GND (Dalaman_2), Siganl_2 (Bawah).

(3) POWER (Atas), Siganl_1 (Dalaman_1), GND (Dalaman_2), Siganl_2 (Bawah).

Jelas sekali, Pilihan 3 tidak mempunyai gandingan yang berkesan antara lapisan kuasa dan lapisan tanah dan tidak boleh diterima pakai.

Kemudian bagaimanakah pilihan 1 dan 2 harus dipilih?

Dalam keadaan biasa, pereka bentuk akan memilih pilihan 1 sebagai struktur papan 4 lapisan. Sebab pilihan itu bukanlah Pilihan 2 tidak boleh diterima pakai, tetapi papan PCB umum hanya meletakkan komponen pada lapisan atas, jadi lebih sesuai untuk menggunakan Pilihan 1.

Tetapi apabila komponen perlu diletakkan pada kedua-dua lapisan atas dan bawah, dan ketebalan dielektrik antara lapisan kuasa dalaman dan lapisan tanah adalah besar dan gandingan adalah lemah, adalah perlu untuk mempertimbangkan lapisan mana yang mempunyai garis isyarat yang lebih sedikit. Untuk Pilihan 1, terdapat lebih sedikit garisan isyarat pada lapisan bawah, dan filem tembaga kawasan besar boleh digunakan untuk berganding dengan lapisan POWER; sebaliknya, jika komponen terutamanya disusun pada lapisan bawah, Pilihan 2 harus digunakan untuk membuat papan.

Jika struktur berlamina diguna pakai, lapisan kuasa dan lapisan tanah sudah digandingkan. Memandangkan keperluan simetri, skema 1 biasanya diterima pakai.

Papan 6 lapisan

Selepas melengkapkan analisis struktur berlamina papan 4 lapisan, berikut menggunakan contoh gabungan papan 6 lapisan untuk menggambarkan susunan dan gabungan papan 6 lapisan dan kaedah pilihan.

(1) Siganl_1 (Atas), GND (Dalaman_1), Siganl_2 (Dalaman_2), Siganl_3 (Dalaman_3), kuasa (Dalaman_4), Siganl_4 (Bawah).

Penyelesaian 1 menggunakan 4 lapisan isyarat dan 2 lapisan kuasa/tanah dalaman, dengan lebih banyak lapisan isyarat, yang kondusif untuk kerja pendawaian antara komponen, tetapi kecacatan penyelesaian ini juga lebih jelas, yang ditunjukkan dalam dua aspek berikut:

① Satah kuasa dan satah tanah adalah berjauhan, dan ia tidak digandingkan secukupnya.

② Lapisan isyarat Siganl_2 (Inner_2) dan Siganl_3 (Inner_3) adalah bersebelahan terus, jadi pengasingan isyarat tidak baik dan crosstalk mudah berlaku.

(2) Siganl_1 (Atas), Siganl_2 (Dalaman_1), POWER (Dalaman_2), GND (Dalaman_3), Siganl_3 (Dalaman_4), Siganl_4 (Bawah).

Skim 2 Berbanding dengan skema 1, lapisan kuasa dan satah tanah digandingkan sepenuhnya, yang mempunyai kelebihan tertentu berbanding skema 1, tetapi

Lapisan isyarat Siganl_1 (Atas) dan Siganl_2 (Inner_1) dan Siganl_3 (Inner_4) dan Siganl_4 (Bawah) bersebelahan terus antara satu sama lain. Pengasingan isyarat tidak baik, dan masalah crosstalk tidak diselesaikan.

(3) Siganl_1 (Atas), GND (Dalaman_1), Siganl_2 (Dalaman_2), POWER (Dalaman_3), GND (Dalaman_4), Siganl_3 (Bawah).

Berbanding dengan Skim 1 dan Skim 2, Skim 3 mempunyai satu lapisan isyarat yang kurang dan satu lagi lapisan elektrik dalaman. Walaupun lapisan yang tersedia untuk pendawaian dikurangkan, skim ini menyelesaikan kecacatan biasa Skim 1 dan Skim 2.

① Satah kuasa dan satah tanah diganding rapat.

② Setiap lapisan isyarat bersebelahan terus dengan lapisan elektrik dalam, dan diasingkan dengan berkesan daripada lapisan isyarat lain, dan crosstalk tidak mudah berlaku.

③ Siganl_2 (Inner_2) bersebelahan dengan dua lapisan elektrik dalam GND (Inner_1) dan POWER (Inner_3), yang boleh digunakan untuk menghantar isyarat berkelajuan tinggi. Kedua-dua lapisan elektrik dalam boleh melindungi secara berkesan gangguan dari dunia luar ke lapisan Siganl_2 (Dalam_2) dan gangguan dari Siganl_2 (Dalam_2) ke dunia luar.

Dalam semua aspek, skema 3 jelas merupakan yang paling dioptimumkan. Pada masa yang sama, skema 3 juga merupakan struktur berlamina yang biasa digunakan untuk papan 6 lapisan. Melalui analisis dua contoh di atas, saya percaya bahawa pembaca mempunyai pemahaman tertentu tentang struktur lata, tetapi dalam beberapa kes, skim tertentu tidak dapat memenuhi semua keperluan, yang memerlukan pertimbangan keutamaan pelbagai prinsip reka bentuk. Malangnya, disebabkan oleh fakta bahawa reka bentuk lapisan papan litar berkait rapat dengan ciri-ciri litar sebenar, prestasi anti-gangguan dan fokus reka bentuk litar yang berbeza adalah berbeza, jadi sebenarnya prinsip ini tidak mempunyai keutamaan yang ditentukan untuk rujukan. Tetapi apa yang pasti ialah prinsip reka bentuk 2 (lapisan kuasa dalaman dan lapisan tanah harus digandingkan rapat) perlu dipenuhi terlebih dahulu dalam reka bentuk, dan jika isyarat berkelajuan tinggi perlu dihantar dalam litar, maka prinsip reka bentuk 3 (lapisan penghantaran isyarat berkelajuan tinggi dalam litar) Ia harus menjadi lapisan perantaraan isyarat dan diapit di antara dua lapisan elektrik dalam) mesti dipenuhi.

Papan 10 lapisan

Reka bentuk papan 10 lapisan biasa PCB

Urutan pendawaian umum ialah TOP–GND—lapisan isyarat—lapisan kuasa—GND—lapisan isyarat—lapisan kuasa—lapisan isyarat—GND—BAWAH

Urutan pendawaian itu sendiri tidak semestinya tetap, tetapi terdapat beberapa piawaian dan prinsip untuk menyekatnya: Contohnya, lapisan bersebelahan lapisan atas dan lapisan bawah menggunakan GND untuk memastikan ciri EMC papan tunggal; sebagai contoh, setiap lapisan isyarat sebaiknya menggunakan lapisan GND sebagai Satah rujukan; bekalan kuasa yang digunakan dalam keseluruhan papan tunggal lebih disukai diletakkan pada sekeping tembaga keseluruhan; yang mudah terdedah, berkelajuan tinggi, dan lebih suka mengikuti lapisan dalam lompatan, dsb.