Innan design flerskikts -kretskort kretskort måste konstruktören först bestämma kretskortsstrukturen som används enligt kretsskala, kretskortstorlek och krav på elektromagnetisk kompatibilitet (EMC), det vill säga för att bestämma om man ska använda 4 lager, 6 lager eller fler lager av kretskort . Efter att ha bestämt antalet lager, bestäm var de interna elektriska lagren ska placeras och hur olika signaler ska fördelas på dessa lager. Detta är valet av flerskikts PCB-stackstruktur.

Laminerad struktur är en viktig faktor som påverkar EMC-prestandan hos PCB-kort, och det är också ett viktigt medel för att undertrycka elektromagnetiska störningar. Den här artikeln introducerar det relevanta innehållet i flerskikts PCB-kortstapelstrukturen.

Efter att ha bestämt antalet effekt-, jord- och signallager är det relativa arrangemanget av dem ett ämne som varje PCB-ingenjör inte kan undvika;

Den allmänna principen för lagerarrangemang:

1. För att bestämma den laminerade strukturen hos ett flerskikts PCB-kort måste fler faktorer beaktas. Ur ledningsperspektiv, ju fler lager, desto bättre ledningar, men kostnaden och svårigheten för korttillverkning kommer också att öka. För tillverkare, om den laminerade strukturen är symmetrisk eller inte är fokus som måste uppmärksammas när PCB-skivor tillverkas, så valet av antalet lager måste ta hänsyn till behoven i alla aspekter för att uppnå bästa balans. För erfarna designers, efter att ha slutfört pre-layouten av komponenterna, kommer de att fokusera på analysen av PCB-ledningsflaskhalsen. Kombinera med andra EDA-verktyg för att analysera kretskortets ledningstäthet; syntetisera sedan antalet och typerna av signallinjer med speciella ledningskrav, såsom differentialledningar, känsliga signallinjer etc., för att bestämma antalet signallager; sedan enligt typ av strömförsörjning, isolering och anti-interferens Kraven för att bestämma antalet interna elektriska lager. På så sätt bestäms i princip antalet lager av hela kretskortet.

2. Botten av komponentytan (det andra lagret) är jordplanet, som tillhandahåller enhetens skärmningsskikt och referensplanet för den övre ledningsdragningen; det känsliga signalskiktet bör ligga intill ett inre elektriskt skikt (internt kraft/jordskikt), med det stora inre elektriska skiktet Kopparfilm för att ge avskärmning för signalskiktet. Höghastighetssignalöverföringsskiktet i kretsen bör vara ett signalmellanskikt och inklämt mellan två inre elektriska skikt. På detta sätt kan kopparfilmen i de två inre elektriska skikten ge elektromagnetisk avskärmning för höghastighetssignalöverföring, och samtidigt kan den effektivt begränsa strålningen av höghastighetssignalen mellan de två inre elektriska skikten utan att orsaka extern störning.

3. Alla signallager är så nära jordplanet som möjligt;

4. Försök att undvika två signallager direkt intill varandra; det är lätt att införa överhörning mellan intilliggande signallager, vilket resulterar i kretsfunktionsfel. Att lägga till ett jordplan mellan de två signallagren kan effektivt undvika överhörning.

5. Huvudströmkällan är så nära den som möjligt på motsvarande sätt;

6. Ta hänsyn till den laminerade strukturens symmetri.

7. För moderkortets lagerlayout är det svårt för de befintliga moderkorten att styra parallella långdistansledningar. För arbetsfrekvensen på kortnivå över 50MHZ (se situationen under 50MHZ, vänligen slappna av på lämpligt sätt), rekommenderas att man ordnar principen:

Komponentytan och svetsytan är ett komplett jordplan (skärm);Inga angränsande parallella ledningsskikt;Alla signallager är så nära jordplanet som möjligt;

Nyckelsignalen ligger intill marken och korsar inte skiljeväggen.

Obs: När du ställer in de specifika PCB-skikten bör ovanstående principer behärskas flexibelt. Baserat på förståelsen av ovanstående principer, enligt de faktiska kraven på det enda kortet, såsom: om ett nyckelledningsskikt, strömförsörjning, jordplansdelning krävs, etc. , Bestäm arrangemanget av skikten, och gör’ inte bara kopiera det rakt ut, eller hålla fast vid det.

8. Flera jordade interna elektriska lager kan effektivt minska jordimpedansen. Till exempel använder A-signallagret och B-signallagret separata jordplan, vilket effektivt kan reducera common mode-interferens.

Den vanligaste skiktstrukturen: 4-lagers skiva

Följande använder ett exempel på en 4-lagers skiva för att illustrera hur man optimerar arrangemanget och kombinationen av olika laminerade strukturer.

För vanliga 4-lagers skivor finns följande staplingsmetoder (uppifrån och ned).

(1) Siganl_1 (Överst), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

(2) Siganl_1 (Överst), POWER (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

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

Uppenbarligen saknar alternativ 3 effektiv koppling mellan kraftskiktet och markskiktet och bör inte antas.

Hur ska då alternativ 1 och 2 väljas?

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.

Men när komponenter måste placeras på både över- och underskiktet, och den dielektriska tjockleken mellan det interna kraftskiktet och jordskiktet är stor och kopplingen är dålig, är det nödvändigt att överväga vilket skikt som har färre signallinjer. För alternativ 1 finns det färre signallinjer på bottenskiktet, och en kopparfilm med stor yta kan användas för att koppla ihop med POWER-skiktet; tvärtom, om komponenterna huvudsakligen är anordnade på bottenskiktet, bör alternativ 2 användas för att göra brädan.

Om en laminerad struktur används är kraftskiktet och jordskiktet redan kopplade. Med tanke på kraven på symmetri, antas schema 1 i allmänhet.

6-lagers skiva

Efter att ha slutfört analysen av den laminerade strukturen av 4-lagerskivan använder följande ett exempel på 6-lagers kortkombination för att illustrera arrangemanget och kombinationen av 6-lagerskortet och den föredragna metoden.

(1) Siganl_1 (Överst), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), kraft (Inner_4), Siganl_4 (Bottom).

Lösning 1 använder 4 signallager och 2 interna kraft/jordlager, med fler signallager, vilket bidrar till ledningsarbetet mellan komponenter, men defekterna i denna lösning är också mer uppenbara, vilket manifesteras i följande två aspekter:

① Kraftplanet och jordplanet är långt ifrån varandra och de är inte tillräckligt kopplade.

② Signallagret Siganl_2 (Inner_2) och Siganl_3 (Inner_3) är direkt intill varandra, så signalisoleringen är inte bra och överhörning är lätt att uppstå.

(2) Siganl_1 (Överst), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Bottom).

Schema 2 Jämfört med schema 1 är kraftskiktet och jordplanet helt kopplade, vilket har vissa fördelar jämfört med schema 1, men

Signalskikten Siganl_1 (Top) och Siganl_2 (Inner_1) och Siganl_3 (Inner_4) och Siganl_4 (Bottom) ligger direkt intill varandra. Signalisoleringen är inte bra och problemet med överhörning är inte löst.

(3) Siganl_1 (Överst), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (Bottom).

Jämfört med Schema 1 och Schema 2 har Schema 3 ett mindre signallager och ett mer internt elektriskt lager. Även om lagren som är tillgängliga för kabeldragning är reducerade, löser detta schema de vanliga defekterna i Schema 1 och Schema 2.

① Kraftplanet och jordplanet är tätt kopplade.

② Varje signallager ligger direkt intill det inre elektriska lagret och är effektivt isolerat från andra signallager, och överhörning är inte lätt att uppstå.

③ Siganl_2 (Inner_2) ligger intill de två inre elektriska lagren GND (Inner_1) och POWER (Inner_3), som kan användas för att sända höghastighetssignaler. De två inre elektriska skikten kan effektivt skydda interferensen från omvärlden till Siganl_2 (Inner_2) skiktet och interferensen från Siganl_2 (Inner_2) till omvärlden.

I alla aspekter är schema 3 uppenbarligen det mest optimerade. Samtidigt är schema 3 också en vanlig laminerad struktur för 6-lagers skivor. Genom analysen av ovanstående två exempel tror jag att läsaren har en viss förståelse för kaskadstrukturen, men i vissa fall kan ett visst schema inte uppfylla alla krav, vilket kräver hänsyn till prioriteringen av olika designprinciper. Tyvärr, på grund av det faktum att kretskortskiktets design är nära relaterad till egenskaperna hos den faktiska kretsen, är anti-interferensprestanda och designfokus för olika kretsar olika, så i själva verket har dessa principer ingen bestämd prioritet för referens. Men vad som är säkert är att designprincip 2 (det interna kraftlagret och marklagret ska vara tätt kopplade) måste uppfyllas först i designen, och om höghastighetssignaler behöver sändas i kretsen, då designprincip 3 (höghastighetssignalöverföringsskikt i kretsen) Det bör vara signalmellanskiktet och inklämt mellan två inre elektriska skikt) måste vara uppfyllt.

10-lagers skiva

PCB typisk 10-lagers kortdesign

Den allmänna ledningssekvensen är TOP–GND—signallager—effektlager—GND—signallager—effektlager—signallager—GND—BOTTOM

Ledningssekvensen i sig är inte nödvändigtvis fixerad, men det finns några standarder och principer för att begränsa den: Till exempel använder de intilliggande skikten av toppskiktet och bottenskiktet GND för att säkerställa EMC-egenskaperna för det enkla kortet; till exempel använder varje signalskikt företrädesvis GND-skiktet som ett referensplan; strömförsörjningen som används i hela det enda kortet läggs företrädesvis på en hel kopparbit; den känsliga, snabba och föredrog att gå längs det inre lagret av hoppet, etc.