Pred oblikovanjem večplastno tiskano vezje plošči, mora projektant najprej določiti strukturo vezja, ki se uporablja glede na merilo vezja, velikost vezja in zahteve glede elektromagnetne združljivosti (EMC), to je, da se odloči, ali bo uporabil 4 plasti, 6 plasti ali Več plasti vezja . Ko določite število plasti, določite, kam postaviti notranje električne plasti in kako na te plasti razporediti različne signale. To je izbira večplastne strukture sklada PCB.

Laminirana struktura je pomemben dejavnik, ki vpliva na EMC zmogljivost PCB plošč, prav tako pa je pomembno sredstvo za zatiranje elektromagnetnih motenj. Ta članek predstavlja ustrezno vsebino strukture sklada večplastnih plošč PCB.

Po določitvi števila slojev moči, ozemljitve in signala je njihova relativna razporeditev tema, ki se ji vsak inženir PCB ne more izogniti;

Splošno načelo razporeditve plasti:

1. Za določitev laminirane strukture večplastne PCB plošče je treba upoštevati več dejavnikov. Z vidika ožičenja je več plasti, boljše je ožičenje, povečali pa se bodo tudi stroški in težavnost izdelave plošč. Za proizvajalce je pri izdelavi plošč PCB pozoren na to, ali je laminirana struktura simetrična ali ne, zato je treba pri izbiri števila slojev upoštevati potrebe vseh vidikov, da se doseže najboljše ravnovesje. Za izkušene oblikovalce se bodo po zaključku predhodne postavitve komponent osredotočili na analizo ozkega grla ožičenja PCB. Kombinirajte z drugimi orodji EDA za analizo gostote ožičenja na vezju; nato sintetizirajo število in vrste signalnih vodov s posebnimi zahtevami za ožičenje, kot so diferencialne linije, občutljive signalne linije itd., da se določi število signalnih plasti; nato glede na vrsto napajanja, izolacijo in preprečevanje motenj Zahteve za določitev števila notranjih električnih plasti. Na ta način se v osnovi določi število slojev celotnega vezja.

2. Dno površine komponente (drugi sloj) je ozemljitvena plošča, ki zagotavlja zaščitno plast naprave in referenčno ravnino za zgornjo napeljavo; občutljiva signalna plast mora biti poleg notranjega električnega sloja (notranja plast napajanja/ozemljitve), z uporabo velikega notranjega električnega sloja bakrene folije za zaščito signalne plasti. Plast za prenos signala visoke hitrosti v vezju mora biti vmesna plast signala in stisnjena med dvema notranjima električnima slojema. Na ta način lahko bakreni film dveh notranjih električnih plasti zagotovi elektromagnetno zaščito za hitri prenos signala, hkrati pa lahko učinkovito omeji sevanje hitrega signala med dvema notranjima električnima slojema, ne da bi povzročil zunanje motnje.

3. Vse signalne plasti so čim bližje ozemljitveni ravnini;

4. Poskusite se izogniti dvema slojema signala, ki sta neposredno drug ob drugem; enostavno je uvesti preslušavanje med sosednjimi signalnimi plastmi, kar povzroči okvaro funkcije vezja. Dodajanje ozemljitvene ravnine med obema signalnima slojema lahko učinkovito prepreči preslušavanje.

5. Glavni vir napajanja je čim bližje temu ustrezno;

6. Upoštevajte simetrijo laminirane strukture.

7. Za plastno postavitev matične plošče je obstoječim matičnim ploščam težko nadzorovati vzporedno ožičenje na dolge razdalje. Za delovno frekvenco na ravni plošče nad 50MHZ (glejte situacijo pod 50MHZ, prosimo, da se ustrezno sprostite), je priporočljivo urediti načelo:

Sestavna površina in varilna površina sta popolna ozemljitvena plošča (ščit); Brez sosednjih vzporednih plasti ožičenja; Vse signalne plasti so čim bližje ozemljitveni ravnini;

Ključni signal je ob tleh in ne prečka pregrade.

Opomba: Pri nastavljanju posebnih plasti PCB je treba zgornja načela fleksibilno obvladati. Na podlagi razumevanja zgornjih načel, glede na dejanske zahteve ene plošče, kot so: ali je potrebna plast ključnega ožičenja, napajanje, delitev ozemljitve itd. , Določite razporeditev plasti in ne t ga preprosto kopirajte ali ga držite.

8. Več ozemljenih notranjih električnih plasti lahko učinkovito zmanjša impedanco ozemljitve. Na primer, signalna plast A in signalna plast B uporabljata ločeni ozemljitveni ravnini, ki lahko učinkovito zmanjšata motnje običajnega načina.

Običajno uporabljena večplastna struktura: 4-slojna plošča

V nadaljevanju je prikazan primer 4-slojne plošče za ponazoritev, kako optimizirati razporeditev in kombinacijo različnih laminiranih struktur.

Za običajno uporabljene 4-slojne plošče obstajajo naslednji načini zlaganja (od zgoraj navzdol).

(1) Siganl_1 (zgoraj), GND (Notranji_1), POWER (Notranji_2), Siganl_2 (spodaj).

(2) Siganl_1 (zgoraj), POWER (Notranji_1), GND (Notranji_2), Siganl_2 (spodaj).

(3) POWER (zgoraj), Siganl_1 (notranji_1), GND (notranji_2), Siganl_2 (spodaj).

Očitno je, da možnost 3 nima učinkovite povezave med plastjo moči in plastjo tal in je ne bi smeli sprejeti.

Kako naj potem izberete možnosti 1 in 2?

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.

Ko pa je treba komponente namestiti tako na zgornjo kot na spodnjo plast in je debelina dielektrika med notranjo napajalno plastjo in plastjo ozemljitve velika in je povezava slaba, je treba razmisliti, katera plast ima manj signalnih linij. Pri možnosti 1 je na spodnjem sloju manj signalnih vodov in za povezavo s plastjo POWER je mogoče uporabiti bakreno folijo velike površine; nasprotno, če so komponente v glavnem razporejene na spodnji plasti, je treba za izdelavo plošče uporabiti možnost 2.

Če je uporabljena laminirana struktura, sta napajalni sloj in talni sloj že spojeni. Glede na zahteve simetrije je na splošno sprejeta shema 1.

6-slojna plošča

Po končani analizi laminirane strukture 4-slojne plošče je v nadaljevanju uporabljen primer kombinacije 6-slojnih plošč za ponazoritev razporeditve in kombinacije 6-slojne plošče in prednostne metode.

(1) Siganl_1 (Zgornji), GND (Notranji_1), Siganl_2 (Notranji_2), Siganl_3 (Notranji_3), moč (Notranji_4), Siganl_4 (Spodaj).

Rešitev 1 uporablja 4 signalne plasti in 2 notranji napajalni/zemeljski sloji, z več signalnimi plastmi, kar je ugodno za ožičenje med komponentami, vendar so pomanjkljivosti te rešitve tudi bolj očitne, ki se kažejo v naslednjih dveh vidikih:

① Napajalna plošča in ozemljitvena plošča sta daleč narazen in nista dovolj povezani.

② Signalni sloj Siganl_2 (Notranji_2) in Siganl_3 (Notranji_3) sta neposredno sosednji, zato izolacija signala ni dobra in lahko pride do preslušavanja.

(2) Siganl_1 (Zgornji), Siganl_2 (Notranji_1), POWER (Notranji_2), GND (Notranji_3), Siganl_3 (Notranji_4), Siganl_4 (Spodaj).

Shema 2 V primerjavi s shemo 1 sta napajalni sloj in ozemljitvena plošča v celoti povezana, kar ima določene prednosti pred shemo 1, vendar

Signalni sloji Siganl_1 (zgornji) in Siganl_2 (notranji_1) ter Siganl_3 (notranji_4) in Siganl_4 (spodaj) so neposredno sosednji drug drugemu. Izolacija signala ni dobra in problem preslušavanja ni rešen.

(3) Siganl_1 (Zgornji), GND (Notranji_1), Siganl_2 (Notranji_2), POWER (Notranji_3), GND (Notranji_4), Siganl_3 (Spodaj).

V primerjavi s shemo 1 in shemo 2 ima shema 3 en signalni sloj manj in en notranji električni sloj več. Čeprav so plasti, ki so na voljo za ožičenje, zmanjšane, ta shema rešuje pogoste napake sheme 1 in sheme 2.

① Napajalna plošča in ozemljitvena plošča sta tesno povezani.

② Vsak signalni sloj je neposredno zraven notranjega električnega sloja in je učinkovito izoliran od drugih signalnih slojev, zato do preslušavanja ni lahko.

③ Siganl_2 (Notranji_2) je v bližini dveh notranjih električnih plasti GND (Notranji_1) in POWER (Notranji_3), ki se lahko uporabljata za prenos signalov visoke hitrosti. Dve notranji električni plasti lahko učinkovito zaščitita motnje iz zunanjega sveta v plast Siganl_2 (Notranji_2) in motnje iz Siganl_2 (Notranji_2) v zunanji svet.

V vseh pogledih je shema 3 očitno najbolj optimizirana. Hkrati je shema 3 tudi pogosto uporabljena laminirana struktura za 6-slojne plošče. Z analizo zgornjih dveh primerov menim, da ima bralec določeno razumevanje kaskadne strukture, vendar v nekaterih primerih določena shema ne more izpolniti vseh zahtev, kar zahteva upoštevanje prioritete različnih načel oblikovanja. Na žalost je zaradi dejstva, da je zasnova sloja vezja tesno povezana z značilnostmi dejanskega vezja, zmogljivost proti motnjam in osredotočenost oblikovanja različnih vezij različna, tako da ta načela dejansko nimajo določene prioritete za referenco. Zagotovo pa je, da je treba pri načrtovanju najprej izpolniti načelo načrtovanja 2 (notranji napajalni sloj in ozemljitveni sloj morata biti tesno povezani), in če je treba v vezju prenašati signale visoke hitrosti, potem načelo načrtovanja 3 (plast za prenos signala visoke hitrosti v vezju) Mora biti vmesna plast signala in stisnjena med dvema notranjima električnima slojema) mora biti izpolnjen.

10-slojna plošča

Tipična 10-slojna zasnova PCB

Splošno zaporedje ožičenja je TOP–GND–signalna plast–napajalna plast–GND–signalna plast–napajalna plast–signalna plast–GND–BOTTOM

Samo zaporedje ožičenja ni nujno določeno, vendar obstaja nekaj standardov in načel, ki ga omejujejo: na primer, sosednji sloji zgornjega in spodnjega sloja uporabljajo GND za zagotovitev EMC značilnosti ene plošče; na primer, vsaka signalna plast prednostno uporablja plast GND kot referenčno ravnino; napajalnik, ki se uporablja v celotni eni plošči, je prednostno položen na cel kos bakra; občutljivi, hitri in najraje gredo vzdolž notranje plasti skakalnice itd.