PCB zlaganje je pomemben dejavnik pri določanju elektromagnetne združljivosti izdelkov. Dobro plastenje je lahko zelo učinkovito pri zmanjševanju sevanja iz zanke PCB (emisija v diferenčnem načinu), pa tudi iz kablov, priključenih na ploščo (emisija v skupnem načinu).

Po drugi strani lahko slaba kaskada močno poveča sevanje obeh mehanizmov. Za upoštevanje zlaganja plošč so pomembni štirje dejavniki:

1. Število plasti;

2. Število in vrsta uporabljenih plasti (moč in/ali ozemljitev);

3. Vrstni red ali zaporedje plasti;

4. Interval med sloji.

Običajno se upošteva le število plasti. V mnogih primerih so drugi trije dejavniki enako pomembni, četrti pa oblikovalcu PCB včasih niti ni znan. Pri določanju števila plasti upoštevajte naslednje:

1. Količina signala in stroški ožičenja;

2. pogostost;

3. Ali mora izdelek izpolnjevati zahteve za zagon razreda A ali razreda B?

4. PCB je v zaščitenem ali nezaščitenem ohišju;

5. Strokovno znanje EMC inženiringa oblikovalske ekipe.

Običajno se upošteva le prvi izraz. Dejansko so bile vse postavke pomembne in jih je treba obravnavati enako. Ta zadnja točka je še posebej pomembna in je ne smemo spregledati, če želimo doseči optimalno zasnovo v najkrajšem možnem času in stroških.

Večplastna plošča z ozemljitvijo in/ali ravnino moči zagotavlja znatno zmanjšanje emisij sevanja v primerjavi z dvoslojno ploščo. Splošno pravilo, ki se uporablja, je, da štiriplastna plošča proizvaja 15 dB manj sevanja kot dvoslojna plošča, pri čemer so vsi drugi dejavniki enaki. Plošča z ravno površino je veliko boljša od plošče brez ravne površine iz naslednjih razlogov:

1. Omogočajo, da se signali preusmerijo kot mikrotračne črte (ali trakovi). Te strukture so nadzorovane impedančne prenosne linije z veliko manj sevanja kot naključno ožičenje, ki se uporablja na dvoslojnih ploščah;

2. Zemeljska ravnina znatno zmanjša impedanco tal (in s tem hrup tal).

Čeprav sta bili dve plošči uspešno uporabljeni v neoklopljenih ohišjih 20-25 mhz, sta ta primera prej izjema kot pravilo. Pri več kot 10-15 mhz je običajno treba upoštevati večplastne plošče.

Pri uporabi večplastne plošče morate poskusiti doseči pet ciljev. So:

1. Signalni sloj mora biti vedno v bližini ravnine;

2. Signalna plast mora biti tesno povezana (blizu) s sosednjo ravnino;

3, energetsko ravnino in ozemljitveno ravnino je treba tesno združiti;

4, signal za visoke hitrosti je treba zakopati v linijo med dvema ravninama, letalo lahko igra zaščitno vlogo in lahko zavira sevanje hitrih tiskanih linij;

5. Več ozemljitvenih ravnin ima številne prednosti, saj bo zmanjšalo impedanco ozemljitvene plošče (referenčne ravnine) plošče in zmanjšalo sevanje v skupnem načinu.

Na splošno se soočamo z izbiro med sklopko bližine signal/ravnina (cilj 2) in povezavo moči/ravnine zemlje (cilj 3). Pri običajnih konstrukcijskih tehnikah PCB kapacitivnost ravne plošče med sosednjim napajanjem in ozemljitveno ravnino ni zadostna, da bi zagotovila zadostno ločitev pod 500 MHz.

Zato je treba ločevanje obravnavati na druge načine in na splošno bi morali izbrati tesno povezavo med signalom in trenutno povratno ravnino. Prednosti tesnega povezovanja med signalno plastjo in trenutno povratno ravnino bodo odtehtale pomanjkljivosti, ki jih povzroča rahla izguba kapacitivnosti med ravninami.

Osem plasti je najmanjše število slojev, ki jih je mogoče uporabiti za dosego vseh teh petih ciljev. Nekatere od teh ciljev bo treba ogroziti na štiri- in šestplastnih ploščah. V teh pogojih morate določiti, kateri cilji so najpomembnejši za zasnovo.

Zgornjega odstavka ne bi smeli razlagati tako, da na štiri- ali šeststopenjski plošči ne morete narediti dobre zasnove EMC. To samo kaže, da vseh ciljev ni mogoče doseči hkrati in da je potreben nekakšen kompromis.

Ker je mogoče z osmimi plastmi doseči vse želene cilje EMC, ni razloga za uporabo več kot osmih plasti, razen za prilagoditev dodatnih slojev usmerjanja signala.

Z mehanskega vidika je še en idealen cilj, da presek plošče PCB postane simetričen (ali uravnotežen), da se prepreči deformacija.

Na primer, na osemplastni plošči, če je druga plast ravnina, mora biti sedma plast tudi ravnina.

Zato vse predstavljene konfiguracije uporabljajo simetrične ali uravnotežene strukture. Če so dovoljene asimetrične ali neuravnotežene strukture, je mogoče zgraditi druge kaskadne konfiguracije.

Štiriplastna plošča

Najpogostejša štirislojna struktura plošč je prikazana na sliki 1 (pogonska ravnina in ozemljitvena ravnina sta zamenljivi). Sestavljen je iz štirih enakomerno razporejenih plasti z notranjo ravnino moči in ozemljitveno ravnino. Ti dve zunanji plasti ožičenja imajo običajno pravokotne smeri ožičenja.

Čeprav je ta konstrukcija veliko boljša od dvojnih plošč, ima nekaj manj zaželenih lastnosti.

Za seznam ciljev v 1. delu ta sklad zadošča le cilju (1). Če so plasti enakomerno razporejene, obstaja velika vrzel med signalno plastjo in trenutno povratno ravnino. Obstaja tudi velika vrzel med ravnino moči in ozemljitveno ravnino.

Za štirislojno ploščo ne moremo hkrati odpraviti obeh napak, zato se moramo odločiti, kaj je za nas najpomembnejše.

Kot smo že omenili, vmesna kapacitivnost med sosednjim napajanjem in ozemljitveno ravnino ni zadostna, da bi zagotovila ustrezno ločevanje z uporabo običajnih tehnik izdelave tiskanih vezij.

Ločitev je treba izvesti na druge načine in izbrati moramo tesno povezavo med signalom in trenutno povratno ravnino. Prednosti tesnega povezovanja med signalno plastjo in trenutno povratno ravnino bodo odtehtale pomanjkljivosti rahle izgube vmesne kapacitete.

Zato je najpreprostejši način za izboljšanje delovanja elektromagnetne združljivosti štiriplastne plošče, da se signalna plast čim bolj približa ravnini. 10mil) in uporablja veliko dielektrično jedro med virom energije in ozemljitveno ravnino (> 40mil), kot je prikazano na sliki 2.

To ima tri prednosti in malo pomanjkljivosti. Območje signalne zanke je manjše, zato nastaja manj sevanja v diferenčnem načinu. V primeru 5 -milimetrskega intervala med ožičenjem in ravninsko plastjo je mogoče doseči zmanjšanje sevanja zanke za 10 dB ali več glede na enako razporejeno zloženo strukturo.

Drugič, tesna povezava signalne napeljave s tlemi zmanjša ravninsko impedanco (induktivnost), s čimer se zmanjša običajno sevanje kabla, priključenega na ploščo.

Tretjič, tesna povezava ožičenja z ravnino bo zmanjšala preslušanje med ožičenjem. Za fiksni razmik kablov je preslušanje sorazmerno s kvadratom višine kabla. To je eden najlažjih, najcenejših in najbolj spregledanih načinov za zmanjšanje sevanja iz štirislojne PCB.

S to kaskadno strukturo izpolnjujemo oba cilja (1) in (2).

Kakšne druge možnosti obstajajo za štiriplastno laminirano strukturo? No, lahko uporabimo malce nekonvencionalne strukture, in sicer preklop signalne plasti in ravninske plasti na sliki 2 za izdelavo kaskade, prikazane na sliki 3A.

Glavna prednost te laminacije je, da zunanja ravnina zagotavlja zaščito za usmerjanje signala na notranji plasti. Pomanjkljivost je, da lahko ozemljitveno ploščo močno razrežejo komponente z veliko gostoto na tiskanem vezju. To je mogoče do neke mere ublažiti z obračanjem ravnine, postavitvijo ravnine moči na stran elementa in postavitvijo ozemljitvene ravnine na drugo stran plošče.

Drugič, nekaterim ljudem ni všeč izpostavljena ravnina moči, tretjič, zakopane signalne plasti otežujejo predelavo plošče. Kaskada izpolnjuje cilj (1), (2) in delno izpolnjuje cilj (4).

Dve od teh treh težav je mogoče ublažiti s kaskado, kot je prikazano na sliki 3B, kjer sta obe zunanji ravnini talni ravnini, napajanje pa je speljano na signalno ravnino kot ožičenje.Napajanje mora biti rastrsko usmerjeno z uporabo širokih sledi v signalni plasti.

Dve dodatni prednosti te kaskade sta:

(1) Obe zemeljski ravnini zagotavljata precej nižjo impedanco tal in s tem zmanjšujeta kabelsko sevanje v običajnem načinu;

(2) Dve ozemljitveni ravnini se lahko sešita skupaj na obodu plošče, da se zatesnijo vse signalne sledi v Faradayjevi kletki.

Z vidika elektromagnetne elektromagnetnosti je lahko ta plast, če je izvedena dobro, najboljša nanos štiriplastnega tiskanega vezja. Zdaj smo dosegli cilje (1), (2), (4) in (5) samo z eno štirislojno ploščo.

Slika 4 prikazuje četrto možnost, ki ni običajna, ampak tista, ki se lahko dobro obnese. To je podobno sliki 2, vendar se namesto ravnine napajanja uporablja ozemljitvena ravnina, napajalnik pa deluje kot sled na signalni plasti za ožičenje.

Ta kaskada premaga omenjeni problem predelave in zagotavlja tudi nizko impedanco tal zaradi dveh talnih ravnin. Vendar pa ta letala ne zagotavljajo zaščite. Ta konfiguracija izpolnjuje cilje (1), (2) in (5), vendar ne izpolnjuje ciljev (3) ali (4).

Kot lahko vidite, obstaja več možnosti za štirislojno plastenje, kot si sprva mislite, in s štirimi plastmi PCBS je mogoče doseči štiri od naših petih ciljev. Z vidika elektromagnetne združljivosti vse sloje na slikah 2, 3b in 4 dobro delujejo.

6 -slojna plošča

Večina šestplastnih plošč je sestavljena iz štirih signalnih plasti ožičenja in dveh ravninskih plasti, šestplastne plošče pa so z vidika elektromagnetne elektromagnetnosti na splošno boljše od štiriplastnih.

Slika 5 prikazuje kaskadno strukturo, ki je ni mogoče uporabiti na šestplastni plošči.

Te ravnine ne zagotavljajo zaščite signalne plasti, dve signalni plasti (1 in 6) pa nista v bližini ravnine. Ta ureditev deluje le, če so vsi visokofrekvenčni signali speljani na plaste 2 in 5 in le zelo nizkofrekvenčni signali ali še bolje, če na plasteh 1 in 6 ne vodijo nobene signalne žice (samo spajkalne ploščice).

Če se uporabljajo, je treba neuporabljena območja v 1. in 6. nadstropju tlakovati in pritrditi viAS na glavno nadstropje na čim več lokacijah.

Ta konfiguracija izpolnjuje le enega od naših prvotnih ciljev (cilj 3).

Na voljo je šest slojev, zato je načelo zagotavljanja dveh zakopanih slojev za hitre signale (kot je prikazano na sliki 3) enostavno izvedeno, kot je prikazano na sliki 6. Ta konfiguracija ponuja tudi dve površinski plasti za signale pri nizkih hitrostih.

To je verjetno najpogostejša šestplastna struktura in je lahko zelo učinkovita pri nadzoru elektromagnetne emisije, če je narejena dobro. Ta konfiguracija ustreza cilju 1,2,4, ne pa cilju 3,5. Njegova glavna pomanjkljivost je ločitev ravnine moči in talne ravnine.

Zaradi te ločitve med ravnino napajanja in ozemljitveno ravnino ni veliko medplanarne kapacitete, zato je za obvladovanje te situacije treba skrbno načrtovati ločevanje. Za več informacij o ločevanju glejte naše nasvete o tehniki ločevanja.

Skoraj enaka, dobro obnašana šestplastna laminirana struktura je prikazana na sliki 7.

H1 predstavlja vodoravno usmerjevalno plast signala 1, V1 predstavlja navpično usmerjajočo plast signala 1, H2 in V2 predstavljata enak pomen za signal 2, prednost te strukture pa je, da se ortogonalni usmerjevalni signali vedno nanašajo na isto ravnino.

Če želite razumeti, zakaj je to pomembno, si oglejte razdelek o signalno-referenčnih ravninah v 6. delu. Pomanjkljivost je, da signali plasti 1 in 6 nista zaščiteni.

Zato mora biti signalna plast zelo blizu sosednje ravnine, za izdelavo zahtevane debeline plošče pa je treba uporabiti debelejšo plast srednjega jedra. Tipičen razmik plošč debeline 0.060 palca bo verjetno 0.005 “/ 0.005″/ 0.040 “/ 0.005″/ 0.005 “/ 0.005”. Ta struktura izpolnjuje cilje 1 in 2, ne pa ciljev 3, 4 ali 5.

Še ena šestplastna plošča z odličnimi zmogljivostmi je prikazana na sliki 8. Zagotavlja dva sloja, zakopana v signal, in sosednja električna in zemeljska letala, ki izpolnjujejo vseh pet ciljev. Največja pomanjkljivost pa je, da ima le dve plasti ožičenja, zato se ne uporablja zelo pogosto.

Šestplastna plošča je lažje doseči dobro elektromagnetno združljivost kot štiriplastna plošča. Prednost imamo tudi v štirih slojih usmerjanja signala, namesto da bi bili omejeni na dva.

Tako kot pri štirislojnem vezju je tudi šestplastno tiskano vezje doseglo štiri od naših petih ciljev. Vseh pet ciljev je mogoče doseči, če se omejimo na dve plasti usmerjanja signala. Vse strukture na sliki 6, sliki 7 in sliki 8 dobro delujejo z vidika EMC.