Voor het ontwerpen: meerlagige printplaat board, moet de ontwerper eerst de printplaatstructuur bepalen die wordt gebruikt volgens de circuitschaal, printplaatgrootte en elektromagnetische compatibiliteit (EMC) vereisten, dat wil zeggen, om te beslissen of hij 4 lagen, 6 lagen of meer lagen printplaten wil gebruiken . Bepaal na het bepalen van het aantal lagen waar de interne elektrische lagen moeten worden geplaatst en hoe de verschillende signalen op deze lagen moeten worden verdeeld. Dit is de keuze voor een meerlagige PCB-stackstructuur.

Gelamineerde structuur is een belangrijke factor die de EMC-prestaties van printplaten beïnvloedt, en het is ook een belangrijk middel om elektromagnetische interferentie te onderdrukken. Dit artikel introduceert de relevante inhoud van de meerlaagse printplaatstapelstructuur.

Na het bepalen van het aantal stroom-, grond- en signaallagen, is de relatieve rangschikking ervan een onderwerp dat elke PCB-ingenieur niet kan vermijden;

Het algemene principe van laagschikking:

1. Om de gelamineerde structuur van een meerlagige printplaat te bepalen, moeten meer factoren in overweging worden genomen. Vanuit het oogpunt van bedrading, hoe meer lagen, hoe beter de bedrading, maar de kosten en moeilijkheidsgraad van de fabricage van de printplaat zullen ook toenemen. Voor fabrikanten, of de gelamineerde structuur symmetrisch is of niet, is de focus waarop moet worden gelet wanneer printplaten worden vervaardigd, dus de keuze van het aantal lagen moet rekening houden met de behoeften van alle aspecten om de beste balans te bereiken. Voor ervaren ontwerpers, na het voltooien van de pre-lay-out van de componenten, zullen ze zich concentreren op de analyse van het knelpunt in de PCB-bedrading. Combineer met andere EDA-tools om de bedradingsdichtheid van de printplaat te analyseren; synthetiseer vervolgens het aantal en de soorten signaallijnen met speciale bedradingsvereisten, zoals differentiële lijnen, gevoelige signaallijnen, enz., om het aantal signaallagen te bepalen; vervolgens volgens het type voeding, isolatie en anti-interferentie De vereisten om het aantal interne elektrische lagen te bepalen. Op deze manier wordt in principe het aantal lagen van de gehele printplaat bepaald.

2. The bottom of the component surface (the second layer) is the ground plane, which provides the device shielding layer and the reference plane for the top wiring; the sensitive signal layer should be adjacent to an internal electrical layer (internal power/ground layer), using the large internal electrical layer Copper film to provide shielding for the signal layer. The high-speed signal transmission layer in the circuit should be a signal intermediate layer and sandwiched between two inner electrical layers. In this way, the copper film of the two inner electric layers can provide electromagnetic shielding for high-speed signal transmission, and at the same time, it can effectively limit the radiation of the high-speed signal between the two inner electric layers without causing external interference.

3. Alle signaallagen liggen zo dicht mogelijk bij het grondvlak;

4. Try to avoid two signal layers directly adjacent to each other; it is easy to introduce crosstalk between adjacent signal layers, resulting in circuit function failure. Adding a ground plane between the two signal layers can effectively avoid crosstalk.

5. De hoofdstroombron is dienovereenkomstig zo dicht mogelijk bij het;

6. Houd rekening met de symmetrie van de gelamineerde structuur.

7. Voor de laaglay-out van het moederbord is het moeilijk voor de bestaande moederborden om parallelle langeafstandsbedrading te regelen. Voor de bedrijfsfrequentie op bordniveau boven 50 MHZ (raadpleeg de situatie onder 50 MHZ, ontspan op de juiste manier), het wordt aanbevolen om het principe te regelen:

Het componentoppervlak en het lasoppervlak zijn een volledig grondvlak (afscherming); Geen aangrenzende parallelle bedradingslagen; Alle signaallagen liggen zo dicht mogelijk bij het grondvlak;

Het sleutelsein grenst aan de grond en gaat niet door de scheidingswand.

Opmerking: Bij het opzetten van de specifieke PCB-lagen moeten de bovenstaande principes flexibel worden beheerst. Op basis van het begrip van de bovenstaande principes, volgens de werkelijke vereisten van het enkele bord, zoals: of een belangrijke bedradingslaag, voeding, grondvlakverdeling, enz. vereist is, Bepaal de opstelling van de lagen en don’ Kopieer het niet botweg of houd het vast.

8. Meerdere geaarde interne elektrische lagen kunnen de grondimpedantie effectief verminderen. De A-signaallaag en de B-signaallaag gebruiken bijvoorbeeld afzonderlijke grondvlakken, wat de common-mode-interferentie effectief kan verminderen.

De veelgebruikte gelaagde structuur: 4-laags bord

Hieronder wordt een voorbeeld van een 4-laags bord gebruikt om te illustreren hoe de opstelling en combinatie van verschillende gelamineerde structuren kan worden geoptimaliseerd.

For commonly used 4-layer boards, there are the following stacking methods (from top to bottom).

(1) Siganl_1 (boven), GND (binnen_1), POWER (binnen_2), Siganl_2 (onder).

(2) Siganl_1 (boven), POWER (binnen_1), GND (binnen_2), Siganl_2 (onder).

(3) POWER (Top), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

Het is duidelijk dat optie 3 geen effectieve koppeling tussen de vermogenslaag en de grondlaag heeft en niet moet worden toegepast.

Then how should options 1 and 2 be selected?

Under normal circumstances, designers will choose option 1 as the structure of the 4-layer board. The reason for the choice is not that Option 2 cannot be adopted, but that the general PCB board only places components on the top layer, so it is more appropriate to adopt Option 1.

Maar wanneer componenten op zowel de bovenste als de onderste laag moeten worden geplaatst en de diëlektrische dikte tussen de interne voedingslaag en de grondlaag groot is en de koppeling slecht, moet worden overwogen welke laag minder signaallijnen heeft. Voor optie 1 zijn er minder signaallijnen op de onderste laag en kan een koperfilm met een groot oppervlak worden gebruikt om te koppelen met de POWER-laag; integendeel, als de componenten voornamelijk op de onderste laag zijn gerangschikt, moet optie 2 worden gebruikt om het bord te maken.

Als een gelamineerde structuur wordt aangenomen, zijn de vermogenslaag en de grondlaag al gekoppeld. Rekening houdend met de vereisten van symmetrie, wordt schema 1 in het algemeen aangenomen.

6-laags bord

Na het voltooien van de analyse van de gelamineerde structuur van de 4-laagse plaat, wordt hieronder een voorbeeld van de 6-laagse plaatcombinatie gebruikt om de opstelling en combinatie van de 6-laagse plaat en de voorkeursmethode te illustreren.

(1) Siganl_1 (Boven), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), voeding (Inner_4), Siganl_4 (Onder).

Oplossing 1 gebruikt 4 signaallagen en 2 interne voedings-/aardlagen, met meer signaallagen, wat bevorderlijk is voor het bedradingswerk tussen componenten, maar de gebreken van deze oplossing zijn ook duidelijker, die zich manifesteren in de volgende twee aspecten:

① Het vermogensvlak en het grondvlak liggen ver uit elkaar en zijn niet voldoende gekoppeld.

② De signaallaag Siganl_2 (Inner_2) en Siganl_3 (Inner_3) liggen direct naast elkaar, dus de signaalisolatie is niet goed en er kan gemakkelijk overspraak optreden.

(2) Siganl_1 (Boven), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Onder).

Schema 2 Vergeleken met schema 1 zijn de vermogenslaag en het grondvlak volledig gekoppeld, wat bepaalde voordelen heeft ten opzichte van schema 1, maar

Siganl_1 (Top) en Siganl_2 (Inner_1) en Siganl_3 (Inner_4) en Siganl_4 (Bottom) signaallagen liggen direct naast elkaar. De signaalisolatie is niet goed en het probleem van overspraak is niet opgelost.

(3) Siganl_1 (Boven), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (Onder).

In vergelijking met Schema 1 en Schema 2 heeft Schema 3 één signaallaag minder en één meer interne elektrische laag. Hoewel de beschikbare lagen voor bedrading worden verminderd, lost dit schema de veelvoorkomende gebreken van Schema 1 en Schema 2 op.

① Het vermogensvlak en het grondvlak zijn nauw met elkaar verbonden.

② Elke signaallaag grenst direct aan de binnenste elektrische laag en is effectief geïsoleerd van andere signaallagen, en overspraak is niet gemakkelijk.

③ Siganl_2 (Inner_2) grenst aan de twee binnenste elektrische lagen GND (Inner_1) en POWER (Inner_3), die kunnen worden gebruikt om signalen met hoge snelheid te verzenden. De twee binnenste elektrische lagen kunnen de interferentie van de buitenwereld naar de Siganl_2 (Inner_2) laag en de interferentie van Siganl_2 (Inner_2) naar de buitenwereld effectief afschermen.

Schema 3 is in alle opzichten uiteraard het meest geoptimaliseerd. Tegelijkertijd is schema 3 ook een veelgebruikte gelamineerde structuur voor 6-laagse platen. Door de analyse van de bovenstaande twee voorbeelden, geloof ik dat de lezer een zeker begrip heeft van de trapsgewijze structuur, maar in sommige gevallen kan een bepaald schema niet aan alle vereisten voldoen, waardoor de prioriteit van verschillende ontwerpprincipes in overweging moet worden genomen. Helaas, vanwege het feit dat het ontwerp van de printplaatlaag nauw verband houdt met de kenmerken van het eigenlijke circuit, zijn de anti-interferentieprestaties en ontwerpfocus van verschillende circuits verschillend, dus in feite hebben deze principes geen bepaalde prioriteit voor referentie. Maar wat zeker is, is dat ontwerpprincipe 2 (de interne stroomlaag en de grondlaag moeten nauw met elkaar verbonden zijn) eerst in het ontwerp moet worden vervuld, en als hogesnelheidssignalen in het circuit moeten worden verzonden, dan ontwerpprincipe 3 (high-speed signaaltransmissielaag in het circuit) Het moet de signaaltussenlaag zijn en ingeklemd tussen twee binnenste elektrische lagen) moet worden voldaan.

10-laags bord

PCB typisch 10-laags bordontwerp

De algemene bedradingsvolgorde is BOVEN-GND-signaallaag-vermogenslaag-GND-signaallaag-vermogenslaag-signaallaag-GND-ONDER

De bedradingsvolgorde zelf is niet noodzakelijk vast, maar er zijn enkele normen en principes om deze te beperken: De aangrenzende lagen van de bovenste laag en de onderste laag gebruiken bijvoorbeeld GND om de EMC-kenmerken van het enkele bord te waarborgen; elke signaallaag gebruikt bijvoorbeeld bij voorkeur de GND-laag als een referentievlak; de voeding die in het hele enkele bord wordt gebruikt, wordt bij voorkeur op een heel stuk koper gelegd; de vatbare, hoge snelheid en de voorkeur om langs de binnenste laag van de sprong te gaan, enz.