BPA susun merupakan faktor penting untuk menentukan prestasi produk EMC. Lapisan yang baik dapat sangat efektif dalam mengurangi radiasi dari gelung PCB (pelepasan mod pembezaan), dan juga dari kabel yang disambungkan ke papan (pelepasan mod biasa).

Sebaliknya, lata yang teruk dapat meningkatkan sinaran kedua-dua mekanisme. Empat faktor penting untuk pertimbangan susunan plat:

1. Bilangan lapisan;

2. Bilangan dan jenis lapisan yang digunakan (daya dan / atau tanah);

3. Susunan atau urutan lapisan;

4. Selang antara lapisan.

Biasanya hanya jumlah lapisan yang dipertimbangkan. Dalam banyak kes, tiga faktor lain sama pentingnya, dan yang keempat kadang-kadang tidak diketahui oleh pereka PCB. Semasa menentukan bilangan lapisan, pertimbangkan perkara berikut:

1. Kuantiti isyarat dan kos pendawaian;

2. Kekerapan;

3. Adakah produk mesti memenuhi syarat pelancaran Kelas A atau Kelas B?

4. PCB berada di perumahan terlindung atau tidak terlindung;

5. Kepakaran kejuruteraan EMC pasukan reka bentuk.

Biasanya hanya istilah pertama yang dipertimbangkan. Sesungguhnya, semua barang itu penting dan harus dipertimbangkan sama. Item terakhir ini sangat penting dan tidak boleh dilupakan sekiranya reka bentuk yang optimum dapat dicapai dalam jumlah masa dan kos yang paling sedikit.

Plat pelbagai lapisan yang menggunakan tanah dan / atau satah kuasa memberikan pengurangan pelepasan radiasi yang ketara berbanding dengan plat dua lapisan. Satu peraturan umum yang digunakan adalah bahawa plat empat lapis menghasilkan radiasi 15dB kurang daripada plat dua lapis, semua faktor lain sama. Papan dengan permukaan rata jauh lebih baik daripada papan tanpa permukaan rata kerana alasan berikut:

1. Mereka membenarkan isyarat disalurkan sebagai garis mikrostrip (atau garis pita). Struktur ini dikendalikan saluran penghantaran impedans dengan radiasi yang jauh lebih rendah daripada pendawaian rawak yang digunakan pada papan dua lapisan;

2. Pesawat tanah mengurangkan impedans tanah dengan ketara (dan oleh itu bunyi tanah).

Walaupun dua plat berjaya digunakan dalam penutup 20-25mhz yang tidak dilindungi, kes ini adalah pengecualian dan bukannya peraturan. Lebih dari 10-15mhz, panel multilayer biasanya harus dipertimbangkan.

Terdapat lima matlamat yang mesti anda cuba capai semasa menggunakan papan pelbagai lapisan. Mereka ialah:

1. Lapisan isyarat hendaklah sentiasa berdekatan dengan satah;

2. Lapisan isyarat hendaklah digabungkan rapat (dekat) dengan satah yang berdekatan;

3, satah daya dan satah tanah harus digabungkan rapat;

4, isyarat berkelajuan tinggi harus dikebumikan di garis antara dua pesawat, pesawat dapat memainkan peranan melindungi, dan dapat menekan radiasi garis bercetak berkelajuan tinggi;

5. Pelbagai landasan pembumian mempunyai banyak kelebihan kerana akan mengurangkan impedans landasan (satah rujukan) papan dan mengurangkan sinaran mod biasa.

Secara umum, kita berhadapan dengan pilihan antara gandingan kedekatan isyarat / satah (Objektif 2) dan gandingan jarak kuasa satah / darat (objektif 3). Dengan teknik pembinaan PCB konvensional, kapasitansi plat rata antara bekalan kuasa bersebelahan dan bidang tanah tidak mencukupi untuk menyediakan pemutusan yang mencukupi di bawah 500 MHz.

Oleh itu, penyahpasangan mesti ditangani dengan cara lain, dan kita biasanya harus memilih gandingan yang ketat antara isyarat dan satah kembali semasa. Kelebihan gandingan yang ketat antara lapisan isyarat dan satah pulangan semasa akan mengatasi kerugian yang disebabkan oleh sedikit kehilangan kapasitansi antara pesawat.

Lapan lapisan adalah bilangan lapisan minimum yang boleh digunakan untuk mencapai kelima-lima tujuan ini. Sebilangan matlamat ini harus dikompromikan pada papan empat – dan enam lapis. Dalam keadaan ini, anda mesti menentukan matlamat mana yang paling penting untuk reka bentuk yang ada.

Perenggan di atas tidak boleh ditafsirkan untuk bermaksud bahawa anda tidak dapat membuat reka bentuk EMC yang baik pada papan empat atau enam tingkat, seperti yang anda boleh. Ini hanya menunjukkan bahawa tidak semua objektif dapat dicapai sekaligus dan semacam kompromi diperlukan.

Oleh kerana semua tujuan EMC yang diinginkan dapat dicapai dengan lapan lapisan, tidak ada alasan untuk menggunakan lebih dari lapan lapisan kecuali untuk menampung lapisan penghalaan isyarat tambahan.

Dari sudut pandang mekanikal, tujuan lain yang ideal adalah menjadikan keratan rentas papan PCB simetri (atau seimbang) untuk mengelakkan melengkung.

Sebagai contoh, pada papan lapan lapisan, jika lapisan kedua adalah satah, maka lapisan ketujuh juga harus menjadi satah.

Oleh itu, semua konfigurasi yang ditunjukkan di sini menggunakan struktur simetri atau seimbang. Sekiranya struktur tidak simetri atau tidak seimbang dibolehkan, mungkin untuk membina konfigurasi lata lain.

Papan empat lapisan

Struktur plat empat lapisan yang paling biasa ditunjukkan dalam Rajah 1 (bidang kuasa dan satah tanah boleh ditukar ganti). Ia terdiri daripada empat lapisan jarak yang sama dengan satah daya dalaman dan satah tanah. Kedua-dua lapisan pendawaian luaran ini biasanya mempunyai arah pendawaian ortogonal.

Walaupun pembinaan ini jauh lebih baik daripada panel dua, ia mempunyai beberapa ciri yang kurang diingini.

Untuk senarai sasaran di Bahagian 1, timbunan ini hanya memenuhi sasaran (1). Sekiranya lapisan berada pada jarak yang sama, terdapat jurang besar antara lapisan isyarat dan satah pulangan semasa. Terdapat juga jurang besar antara satah kuasa dan satah darat.

Untuk papan empat lapis, kita tidak dapat memperbaiki kedua-dua kecacatan pada masa yang sama, jadi kita mesti memutuskan mana yang paling penting bagi kita.

Seperti disebutkan sebelumnya, kapasitansi interlayer antara catu daya bersebelahan dan bidang tanah tidak mencukupi untuk menyediakan pemutusan yang mencukupi menggunakan teknik pembuatan PCB konvensional.

Perebutan mesti dikendalikan dengan cara lain, dan kita harus memilih gandingan yang ketat antara isyarat dan satah kembali semasa. Kelebihan gandingan yang ketat antara lapisan isyarat dan satah pulangan semasa akan mengatasi kekurangan kehilangan kapasitansi antara lapisan.

Oleh itu, kaedah termudah untuk meningkatkan prestasi EMC pada plat empat lapisan adalah dengan membawa lapisan isyarat sedekat mungkin dengan satah. 10mil), dan menggunakan teras dielektrik yang besar antara sumber kuasa dan permukaan tanah (> 40mil), seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.

Ini mempunyai tiga kelebihan dan beberapa kekurangan. Kawasan gelung isyarat lebih kecil, jadi sinaran mod pembezaan yang kurang dihasilkan. Untuk selang 5mil antara lapisan pendawaian dan lapisan satah, pengurangan sinaran gelung 10dB atau lebih dapat dicapai berbanding dengan struktur susun yang sama jaraknya.

Kedua, gandingan ketat pendawaian isyarat ke tanah mengurangkan impedans planar (induktansi), sehingga mengurangkan sinaran mod biasa kabel yang disambungkan ke papan.

Ketiga, gandingan pendawaian yang ketat ke satah akan mengurangkan jarak silang antara pendawaian. Untuk jarak kabel tetap, crosstalk berkadar dengan segiempat sama ketinggian kabel. Ini adalah salah satu cara termudah, termurah, dan paling diabaikan untuk mengurangkan radiasi dari PCB empat lapisan.

Dengan struktur lata ini, kita memenuhi kedua-dua objektif (1) dan (2).

Apakah kemungkinan lain untuk struktur berlapis empat lapisan? Kita boleh menggunakan sedikit struktur yang tidak konvensional, iaitu menukar lapisan isyarat dan lapisan satah dalam Rajah 2 untuk menghasilkan lata yang ditunjukkan pada Gambar 3A.

Kelebihan utama laminasi ini adalah bahawa satah luar menyediakan pelindung untuk peralihan isyarat pada lapisan dalam. Kelemahannya adalah bahawa permukaan tanah mungkin banyak dipotong oleh pad komponen berkepadatan tinggi pada PCB. Ini dapat diatasi hingga tahap tertentu dengan membalikkan satah, meletakkan satah daya di sisi elemen, dan meletakkan bidang tanah di sisi lain papan.

Kedua, sebilangan orang tidak suka mempunyai pesawat kuasa yang terdedah, dan ketiga, lapisan isyarat yang terkubur menyukarkan kerja semula papan. Kaskade memenuhi objektif (1), (2), dan sebahagiannya memenuhi objektif (4).

Dua dari tiga masalah ini dapat dikurangkan oleh kaskade seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3B, di mana dua pesawat luar adalah bidang tanah dan bekalan kuasa diarahkan pada satah isyarat sebagai pendawaian.Bekalan kuasa hendaklah disalurkan dengan menggunakan jejak lebar pada lapisan isyarat.

Dua kelebihan tambahan dari lata ini adalah:

(1) Kedua-dua permukaan tanah memberikan impedansi tanah yang jauh lebih rendah, sehingga mengurangkan sinaran kabel mod biasa;

(2) Kedua bidang tanah dapat dijahit bersama di pinggir pelat untuk menutup semua jejak isyarat di dalam sangkar Faraday.

Dari sudut pandang EMC, lapisan ini, jika dilakukan dengan baik, mungkin merupakan lapisan terbaik dari PCB empat lapisan. Sekarang kita telah mencapai tujuan (1), (2), (4) dan (5) dengan hanya satu papan empat lapisan.

Gambar 4 menunjukkan kemungkinan keempat, bukan yang biasa, tetapi yang boleh menunjukkan prestasi yang baik. Ini serupa dengan Gambar 2, tetapi bidang tanah digunakan sebagai ganti pesawat kuasa, dan bekalan kuasa bertindak sebagai jejak pada lapisan isyarat untuk pendawaian.

Kaskade ini mengatasi masalah kerja semula yang disebutkan di atas dan juga memberikan impedans tanah yang rendah disebabkan oleh dua bidang tanah. Walau bagaimanapun, pesawat ini tidak memberikan pelindung. Konfigurasi ini memenuhi tujuan (1), (2), dan (5), tetapi tidak memenuhi tujuan (3) atau (4).

Oleh itu, seperti yang anda lihat terdapat lebih banyak pilihan untuk lapisan empat lapisan daripada yang anda fikirkan pada mulanya, dan mungkin untuk memenuhi empat daripada lima matlamat kami dengan PCBS empat lapisan. Dari sudut pandang EMC, lapisan Gambar 2, 3b, dan 4 semuanya berfungsi dengan baik.

Papan 6 lapisan

Sebilangan besar papan enam lapisan terdiri daripada empat lapisan pendawaian isyarat dan dua lapisan satah, dan papan enam lapisan umumnya lebih unggul daripada papan empat lapisan dari perspektif EMC.

Gambar 5 menunjukkan struktur lata yang tidak dapat digunakan pada papan enam lapisan.

Pesawat ini tidak menyediakan pelindung untuk lapisan isyarat, dan dua lapisan isyarat (1 dan 6) tidak berdekatan dengan satah. Susunan ini hanya berfungsi jika semua isyarat frekuensi tinggi diarahkan pada lapisan 2 dan 5, dan hanya isyarat frekuensi yang sangat rendah, atau lebih baik lagi, tidak ada wayar isyarat sama sekali (hanya pad solder) yang diarahkan pada lapisan 1 dan 6.

Sekiranya digunakan, kawasan yang tidak terpakai di tingkat 1 dan 6 harus diturap dan viAS melekat di lantai utama di seberapa banyak lokasi yang mungkin.

Konfigurasi ini hanya memenuhi salah satu tujuan asal kami (Matlamat 3).

Dengan enam lapisan yang tersedia, prinsip menyediakan dua lapisan terkubur untuk isyarat berkelajuan tinggi (seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3) mudah dilaksanakan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Konfigurasi ini juga menyediakan dua lapisan permukaan untuk isyarat berkelajuan rendah.

Ini mungkin struktur enam lapis yang paling biasa dan sangat berkesan untuk mengawal pelepasan elektromagnetik jika dilakukan dengan baik. Konfigurasi ini memenuhi matlamat 1,2,4, tetapi bukan matlamat 3,5. Kelemahan utamanya adalah pemisahan satah kuasa dan satah darat.

Oleh kerana pemisahan ini, tidak ada banyak kapasitansi antara pesawat daya dan satah darat, jadi reka bentuk pemutusan hubungan yang teliti harus dilakukan untuk mengatasi situasi ini. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai pemutusan, lihat petua teknik Decoupling kami.

Struktur berlapis enam yang hampir serupa dan berkelakuan baik ditunjukkan dalam Rajah 7.

H1 mewakili lapisan perutean mendatar isyarat 1, V1 mewakili lapisan perutean menegak isyarat 1, H2 dan V2 mewakili makna yang sama untuk isyarat 2, dan kelebihan struktur ini adalah bahawa isyarat penghalaan ortogonal selalu merujuk pada satah yang sama.

Untuk memahami mengapa ini penting, lihat bahagian pada pesawat isyarat-ke-rujukan di Bahagian 6. Kelemahannya adalah bahawa isyarat lapisan 1 dan lapisan 6 tidak terlindung.

Oleh itu, lapisan isyarat harus sangat dekat dengan satah bersebelahan dan lapisan teras tengah yang lebih tebal harus digunakan untuk menebal ketebalan plat yang diperlukan. Jarak plat tebal setebal 0.060 inci kemungkinan 0.005 “/ 0.005” / 0.040 “/ 0.005” / 0.005 “/ 0.005”. Struktur ini memenuhi Matlamat 1 dan 2, tetapi bukan matlamat 3, 4 atau 5.

Plat enam lapisan lain dengan prestasi yang sangat baik ditunjukkan dalam Rajah 8. Ia menyediakan dua lapisan yang dikuburkan isyarat dan daya dan permukaan tanah yang berdekatan untuk memenuhi semua lima objektif. Walau bagaimanapun, kelemahan terbesar adalah bahawa ia hanya mempunyai dua lapisan pendawaian, jadi ia tidak sering digunakan.

Plat enam lapisan lebih mudah untuk memperoleh keserasian elektromagnetik yang baik daripada plat empat lapisan. Kami juga mempunyai kelebihan dari empat lapisan penghalaan isyarat daripada terhad kepada dua.

Seperti papan litar empat lapisan, PCB enam lapisan memenuhi empat dari lima gol kami. Semua lima matlamat dapat dicapai jika kita mengehadkan diri kepada dua lapisan penghalaan isyarat. Struktur dalam Gambar 6, Gambar 7, dan Gambar 8 semuanya berfungsi dengan baik dari perspektif EMC.