Bago magdisenyo multilayer na PCB board, kailangan munang matukoy ng taga-disenyo ang istraktura ng circuit board na ginamit ayon sa sukat ng circuit, laki ng circuit board at mga kinakailangan sa electromagnetic compatibility (EMC), iyon ay, upang magpasya kung gagamit ng 4 na layer, 6 na layer, o Higit pang mga layer ng mga circuit board . Pagkatapos matukoy ang bilang ng mga layer, tukuyin kung saan ilalagay ang mga panloob na electrical layer at kung paano ipamahagi ang iba’t ibang signal sa mga layer na ito. Ito ang pagpili ng multilayer PCB stack structure.

Ang laminated na istraktura ay isang mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa pagganap ng EMC ng mga PCB board, at ito rin ay isang mahalagang paraan upang sugpuin ang electromagnetic interference. Ang artikulong ito ay nagpapakilala sa nauugnay na nilalaman ng multilayer na istraktura ng PCB board stack.

Matapos matukoy ang bilang ng kapangyarihan, lupa at signal layer, ang relatibong pag-aayos ng mga ito ay isang paksa na hindi maiiwasan ng bawat PCB engineer;

Pangkalahatang prinsipyo ng pag-aayos ng layer:

1. Upang matukoy ang nakalamina na istraktura ng isang multilayer na PCB board, higit pang mga kadahilanan ang kailangang isaalang-alang. Mula sa pananaw ng mga kable, mas maraming mga layer, mas mahusay ang mga kable, ngunit ang gastos at kahirapan sa paggawa ng board ay tataas din. Para sa mga tagagawa, kung ang laminated na istraktura ay simetriko o hindi ay ang pokus na kailangang bigyang pansin kapag ang mga PCB board ay ginawa, kaya ang pagpili ng bilang ng mga layer ay kailangang isaalang-alang ang mga pangangailangan ng lahat ng aspeto upang makamit ang pinakamahusay na balanse. Para sa mga may karanasang taga-disenyo, pagkatapos makumpleto ang pre-layout ng mga bahagi, tututukan nila ang pagsusuri ng bottleneck ng mga kable ng PCB. Pagsamahin sa iba pang mga tool ng EDA upang pag-aralan ang density ng mga kable ng circuit board; pagkatapos ay i-synthesize ang bilang at mga uri ng mga linya ng signal na may mga espesyal na kinakailangan sa mga kable, tulad ng mga linya ng kaugalian, mga sensitibong linya ng signal, atbp., upang matukoy ang bilang ng mga layer ng signal; pagkatapos ay ayon sa uri ng power supply, paghihiwalay at anti-interference Ang mga kinakailangan upang matukoy ang bilang ng mga panloob na electrical layer. Sa ganitong paraan, ang bilang ng mga layer ng buong circuit board ay karaniwang tinutukoy.

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. Ang lahat ng mga layer ng signal ay mas malapit hangga’t maaari sa ground plane;

4. Subukang iwasan ang dalawang layer ng signal na direktang katabi ng isa’t isa; madaling ipakilala ang crosstalk sa pagitan ng mga katabing layer ng signal, na nagreresulta sa pagkabigo ng pag-andar ng circuit. Ang pagdaragdag ng ground plane sa pagitan ng dalawang layer ng signal ay maaaring epektibong maiwasan ang crosstalk.

5. Ang pangunahing pinagmumulan ng kapangyarihan ay mas malapit hangga’t maaari dito nang naaayon;

6. Isaalang-alang ang simetrya ng nakalamina na istraktura.

7. Para sa layer layout ng motherboard, mahirap para sa mga umiiral na motherboards na kontrolin ang parallel long-distance wiring. Para sa board-level na dalas ng pagpapatakbo sa itaas 50MHZ (sumangguni sa sitwasyon sa ibaba 50MHZ, mangyaring mag-relax nang naaangkop), inirerekomendang ayusin ang prinsipyo:

Ang surface surface at ang welding surface ay isang kumpletong ground plane (shield);Walang katabing parallel na mga wiring layer;Ang lahat ng signal layer ay mas malapit hangga’t maaari sa ground plane;

Ang pangunahing signal ay katabi ng lupa at hindi tumatawid sa partisyon.

Tandaan: Kapag nagse-set up ng mga partikular na layer ng PCB, ang mga prinsipyo sa itaas ay dapat na flexible na pinagkadalubhasaan. Batay sa pag-unawa sa mga prinsipyo sa itaas, ayon sa aktwal na mga kinakailangan ng solong board, tulad ng: kung ang isang key wiring layer, power supply, ground plane division ay kinakailangan, atbp. , Tukuyin ang pag-aayos ng mga layer, at huwag ‘ t just copy it bluntly, or hold on to it.

8. Ang maraming grounded na panloob na mga electrical layer ay maaaring epektibong mabawasan ang impedance ng lupa. Halimbawa, ang A signal layer at ang B signal layer ay gumagamit ng magkahiwalay na ground plane, na maaaring epektibong mabawasan ang karaniwang mode interference.

Ang karaniwang ginagamit na layered na istraktura:4-layer board

Ang sumusunod ay gumagamit ng isang halimbawa ng isang 4-layer na board upang ilarawan kung paano i-optimize ang pag-aayos at kumbinasyon ng iba’t ibang mga nakalamina na istruktura.

Para sa mga karaniwang ginagamit na 4-layer na board, mayroong mga sumusunod na paraan ng pagsasalansan (mula sa itaas hanggang sa ibaba).

(1) Siganl_1 (Itaas), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (Ibaba).

(2) Siganl_1 (Itaas), POWER (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Ibaba).

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

Malinaw, ang Opsyon 3 ay walang epektibong pagsasama sa pagitan ng power layer at ng ground layer at hindi dapat gamitin.

Kung gayon paano dapat piliin ang mga opsyon 1 at 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.

Ngunit kapag ang mga bahagi ay kailangang ilagay sa parehong itaas at ibabang mga layer, at ang kapal ng dielectric sa pagitan ng panloob na layer ng kapangyarihan at ang layer ng lupa ay malaki at ang pagkabit ay mahirap, kinakailangang isaalang-alang kung aling layer ang may mas kaunting mga linya ng signal. Para sa Opsyon 1, may mas kaunting mga linya ng signal sa ilalim na layer, at isang malaking lugar na copper film ang maaaring gamitin upang magkabit sa POWER layer; sa kabaligtaran, kung ang mga bahagi ay pangunahing nakaayos sa ilalim na layer, ang Opsyon 2 ay dapat gamitin upang gawin ang board.

Kung ang isang laminated na istraktura ay pinagtibay, ang power layer at ang ground layer ay pinagsama na. Isinasaalang-alang ang mga kinakailangan ng mahusay na proporsyon, ang scheme 1 ay karaniwang pinagtibay.

6-layer na board

Matapos makumpleto ang pagsusuri ng nakalamina na istraktura ng 4-layer board, ang sumusunod ay gumagamit ng isang halimbawa ng 6-layer board na kumbinasyon upang ilarawan ang pag-aayos at kumbinasyon ng 6-layer board at ang gustong paraan.

(1) Siganl_1 (Itaas), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), kapangyarihan (Inner_4), Siganl_4 (Ibaba).

Gumagamit ang Solusyon 1 ng 4 na layer ng signal at 2 panloob na layer ng kapangyarihan/lupa, na may higit pang mga layer ng signal, na nakakatulong sa gawain ng mga kable sa pagitan ng mga bahagi, ngunit ang mga depekto ng solusyon na ito ay mas halata din, na makikita sa sumusunod na dalawang aspeto:

① Ang power plane at ang ground plane ay magkalayo, at ang mga ito ay hindi sapat na pinagsama.

② Ang signal layer na Siganl_2 (Inner_2) at Siganl_3 (Inner_3) ay direktang magkatabi, kaya ang signal isolation ay hindi maganda at ang crosstalk ay madaling mangyari.

(2) Siganl_1 (Itaas), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Ibaba).

Scheme 2 Kung ikukumpara sa scheme 1, ang power layer at ground plane ay ganap na pinagsama, na may ilang mga pakinabang kaysa sa scheme 1, ngunit

Direktang magkatabi ang mga layer ng signal ng Siganl_1 (Itaas) at Siganl_2 (Inner_1) at Siganl_3 (Inner_4) at Siganl_4 (Ibaba). Ang paghihiwalay ng signal ay hindi maganda, at ang problema ng crosstalk ay hindi nalutas.

(3) Siganl_1 (Itaas), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (Ibaba).

Kung ikukumpara sa Scheme 1 at Scheme 2, ang Scheme 3 ay may isang mas kaunting signal layer at isa pang panloob na electrical layer. Bagama’t ang mga layer na magagamit para sa mga kable ay nabawasan, nilulutas ng scheme na ito ang mga karaniwang depekto ng Scheme 1 at Scheme 2.

① Ang power plane at ground plane ay mahigpit na pinagsama.

② Ang bawat layer ng signal ay direktang katabi ng panloob na layer ng kuryente, at epektibong nakahiwalay sa iba pang mga layer ng signal, at hindi madaling mangyari ang crosstalk.

③ Ang Siganl_2 (Inner_2) ay katabi ng dalawang panloob na electrical layer na GND (Inner_1) at POWER (Inner_3), na maaaring magamit upang magpadala ng mga high-speed signal. Ang dalawang panloob na electrical layer ay maaaring epektibong maprotektahan ang interference mula sa labas ng mundo hanggang sa Siganl_2 (Inner_2) layer at ang interference mula sa Siganl_2 (Inner_2) hanggang sa labas ng mundo.

Sa lahat ng aspeto, ang scheme 3 ay malinaw na ang pinaka-optimized. Kasabay nito, ang scheme 3 ay isa ring karaniwang ginagamit na laminated na istraktura para sa 6-layer na mga board. Sa pamamagitan ng pagsusuri sa dalawang halimbawa sa itaas, naniniwala ako na ang mambabasa ay may isang tiyak na pag-unawa sa istraktura ng cascading, ngunit sa ilang mga kaso, ang isang tiyak na pamamaraan ay hindi maaaring matugunan ang lahat ng mga kinakailangan, na nangangailangan ng pagsasaalang-alang sa priyoridad ng iba’t ibang mga prinsipyo ng disenyo. Sa kasamaang palad, dahil sa ang katunayan na ang disenyo ng layer ng circuit board ay malapit na nauugnay sa mga katangian ng aktwal na circuit, ang pagganap ng anti-interference at focus ng disenyo ng iba’t ibang mga circuit ay naiiba, kaya sa katunayan ang mga prinsipyong ito ay walang tiyak na priyoridad para sa sanggunian. Ngunit ang tiyak ay ang prinsipyo ng disenyo 2 (ang panloob na layer ng kapangyarihan at ang layer ng lupa ay dapat na mahigpit na pinagsama) ay kailangang matugunan muna sa disenyo, at kung ang mga high-speed na signal ay kailangang ipadala sa circuit, pagkatapos ay ang prinsipyo ng disenyo 3 (high-speed signal transmission layer sa circuit) Ito ay dapat na ang signal intermediate layer at sandwiched sa pagitan ng dalawang panloob na electrical layer) ay dapat na nasiyahan.

10-layer na board

PCB tipikal na 10-layer na disenyo ng board

Ang pangkalahatang pagkakasunud-sunod ng mga kable ay TOP–GND—signal layer—power layer—GND—signal layer—power layer—signal layer—GND—BOTTOM

Ang pagkakasunud-sunod ng mga kable mismo ay hindi kinakailangang maayos, ngunit may ilang mga pamantayan at prinsipyo upang paghigpitan ito: Halimbawa, ang mga katabing layer ng tuktok na layer at ilalim na layer ay gumagamit ng GND upang matiyak ang mga katangian ng EMC ng solong board; halimbawa, mas mabuting gamitin ng bawat layer ng signal ang layer ng GND bilang reference na Plane; ang power supply na ginagamit sa buong solong board ay mas gusto na inilagay sa isang buong piraso ng tanso; ang madaling kapitan, mataas ang bilis, at mas gustong sumama sa panloob na layer ng pagtalon, atbp.