PCB stacking is an important factor to determine EMC performance of products. Ang mabuting layering ay maaaring maging napaka-epektibo sa pagbabawas ng radiation mula sa PCB loop (kaugalian mode emission), pati na rin mula sa mga cable na konektado sa board (karaniwang mode emission).

Sa kabilang banda, ang isang masamang kaskad ay maaaring lubos na madagdagan ang radiation ng parehong mga mekanismo. Apat na mga kadahilanan ay mahalaga para sa pagsasaalang-alang ng plate stacking:

1. Bilang ng mga layer;

2. Ang bilang at uri ng mga layer na ginamit (lakas at / o lupa);

3. Ang pagkakasunud-sunod o pagkakasunud-sunod ng mga layer;

4. Ang agwat sa pagitan ng mga layer.

Kadalasan ang bilang lamang ng mga layer ay isinasaalang-alang. Sa maraming mga kaso, ang iba pang tatlong mga kadahilanan ay pantay na mahalaga, at ang ikaapat kung minsan ay hindi kahit na alam ng taga-disenyo ng PCB. Kapag tinutukoy ang bilang ng mga layer, isaalang-alang ang sumusunod:

1. Ang dami ng signal at gastos ng mga kable;

2. Frequency;

3. Kailangan bang matugunan ng produkto ang mga kinakailangan sa paglunsad ng Class A o Class B?

4. Ang PCB ay nasa kalasag o hindi naka-proteksyon na pabahay;

5. EMC engineering expertise of the design team.

Karaniwan ang unang termino lamang ang isinasaalang-alang. Sa katunayan, ang lahat ng mga item ay mahalaga at dapat isaalang-alang nang pantay. Ang huling item na ito ay partikular na mahalaga at hindi dapat pansinin kung ang pinakamainam na disenyo ay makakamtan sa kaunting halaga ng oras at gastos.

Ang isang multilayer plate na gumagamit ng isang ground at / o power plane ay nagbibigay ng isang makabuluhang pagbawas sa emission ng radiation kumpara sa isang dalawang-layer plate. Ang isang pangkalahatang tuntunin ng hinlalaki na ginamit ay ang isang plato ng apat na ply na gumagawa ng 15dB mas kaunting radiation kaysa sa isang dalawang-ply plate, lahat ng iba pang mga kadahilanan ay pantay. A board with a flat surface is much better than a board without a flat surface for the following reasons:

1. Pinapayagan nilang ilipat ang mga signal bilang mga linya ng microstrip (o mga linya ng laso). These structures are controlled impedance transmission lines with much less radiation than the random wiring used on two-layer boards;

2. Ang eroplano sa lupa ay makabuluhang binabawasan ang ground impedance (at samakatuwid ang ingay sa lupa).

Bagaman matagumpay na ginamit ang dalawang plate sa mga hindi naka-Shield na enclosure na 20-25mhz, ang mga kasong ito ay ang pagbubukod kaysa sa panuntunan. Sa itaas ng tungkol sa 10-15mhz, ang mga multilayer panel ay dapat na karaniwang isaalang-alang.

There are five goals you should try to achieve when using a multilayer board. Ang mga ito ay:

1. Ang layer ng signal ay dapat palaging katabi ng eroplano;

2. Ang layer ng signal ay dapat na mahigpit na isama (malapit sa) sa kanyang katabing eroplano;

3, the power plane and the ground plane should be closely combined;

4, ang bilis ng bilis ng signal ay dapat na inilibing sa linya sa pagitan ng dalawang eroplano, ang eroplano ay maaaring gampanan ang isang papel na panangga, at maaaring sugpuin ang radiation ng mataas na bilis na naka-print na linya;

5. Multiple grounding planes have many advantages because they will reduce the grounding (reference plane) impedance of the board and reduce common-mode radiation.

Sa pangkalahatan, nahaharap tayo sa isang pagpipilian sa pagitan ng pagkabit ng signal / eroplano na pagkakabit (Layunin 2) at pagkabit ng kalapitan ng lakas / ground plane (layunin 3). Sa maginoo na mga diskarte sa pagtatayo ng PCB, ang flat plate capacitance sa pagitan ng katabing supply ng kuryente at ang ground plane ay hindi sapat upang magbigay ng sapat na decoupling sa ibaba 500 MHz.

Samakatuwid, ang decoupling ay dapat na tugunan ng ibang mga paraan, at sa pangkalahatan ay dapat pumili tayo ng isang masikip na pagkabit sa pagitan ng signal at ng kasalukuyang eroplano na bumalik. Ang mga kalamangan ng masikip na pagkabit sa pagitan ng signal layer at ng kasalukuyang pabalik na eroplano ay mas malaki kaysa sa mga dehadong dulot ng kaunting pagkawala ng kapasidad sa pagitan ng mga eroplano.

Eight layers is the minimum number of layers that can be used to achieve all five of these goals. Ang ilan sa mga layuning ito ay kailangang makompromiso sa apat – at anim na board na board. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, dapat mong matukoy kung aling mga layunin ang pinakamahalaga sa disenyo na nasa kamay.

Ang talata sa itaas ay hindi dapat bigyang kahulugan na nangangahulugang hindi ka makakagawa ng isang mahusay na disenyo ng EMC sa isang apat – o anim na antas na lupon, hangga’t maaari. It just shows that not all objectives can be achieved at once and that some kind of compromise is required.

Since all desired EMC goals can be achieved with eight layers, there is no reason to use more than eight layers except to accommodate additional signal routing layers.

From a mechanical point of view, another ideal goal is to make the cross-section of the PCB board symmetrical (or balanced) to prevent warping.

Halimbawa, sa isang walong-layer board, kung ang pangalawang layer ay isang eroplano, kung gayon ang ikapitong layer ay dapat ding isang eroplano.

Samakatuwid, ang lahat ng mga pagsasaayos na ipinakita dito ay gumagamit ng simetriko o balanseng mga istraktura. If asymmetrical or unbalanced structures are allowed, it is possible to build other cascading configurations.

Four layer board

Ang pinaka-karaniwang istraktura ng apat na layer na plato ay ipinapakita sa Larawan 1 (ang eroplano ng kuryente at eroplano sa lupa ay napapalitan). It consists of four evenly spaced layers with an internal power plane and a ground plane. These two external wiring layers usually have orthogonal wiring directions.

Bagaman ang konstruksyon na ito ay mas mahusay kaysa sa mga dobleng panel, mayroon itong ilang mga hindi gaanong kanais-nais na tampok.

Para sa listahan ng mga target sa Bahagi 1, natutugunan lamang ng stack na ito ang target (1). Kung ang mga layer ay pantay na may puwang, mayroong isang malaking agwat sa pagitan ng signal layer at ng kasalukuyang pabalik na eroplano. Mayroon ding isang malaking agwat sa pagitan ng power plan at ng ground plan.

Para sa isang board na may apat na ply, hindi namin maitatama ang parehong mga depekto nang sabay, kaya dapat kaming magpasya kung alin ang pinakamahalaga sa amin.

Tulad ng nabanggit kanina, ang interlayer capacitance sa pagitan ng katabing supply ng kuryente at ang ground plane ay hindi sapat upang magbigay ng sapat na decoupling gamit ang maginoo na mga diskarte sa pagmamanupaktura ng PCB.

Ang pagdeklara ay dapat hawakan ng ibang mga paraan, at dapat pumili kami ng isang masikip na pagkabit sa pagitan ng signal at ng kasalukuyang eroplanong bumalik. The advantages of tight coupling between the signal layer and the current return plane will outweigh the disadvantages of a slight loss of interlayer capacitance.

Samakatuwid, ang pinakasimpleng paraan upang mapabuti ang pagganap ng EMC ng plate na apat na layer ay upang dalhin ang layer ng signal na malapit sa eroplano hangga’t maaari. 10mil), at gumagamit ng isang malaking dielectric core sa pagitan ng pinagmulan ng kuryente at ng ground plane (> 40mil), tulad ng ipinakita sa Larawan 2.

Ito ay may tatlong kalamangan at kaunting mga dehado. Ang lugar ng signal loop ay mas maliit, kaya mas mababa ang pagkakaiba-iba ng mode radiation ay nabuo. For the case of a 5mil interval between the wiring layer and the plane layer, a loop radiation reduction of 10dB or more can be achieved relative to an equally spaced stacked structure.

Pangalawa, ang masikip na pagkabit ng mga kable ng signal sa lupa ay binabawasan ang planar impedance (inductance), sa gayon binabawasan ang karaniwang-mode na radiation ng cable na konektado sa board.

Pangatlo, ang masikip na pagkabit ng mga kable sa eroplano ay magbabawas ng crosstalk sa pagitan ng mga kable. For fixed cable spacing, crosstalk is proportional to the square of cable height. Ito ang isa sa pinakamadali, pinakamura, at pinaka-hindi napapansin na mga paraan upang mabawasan ang radiation mula sa isang apat na layer na PCB.

Sa pamamagitan ng istrakturang kaskad na ito, nasiyahan namin ang parehong mga layunin (1) at (2).

Ano ang iba pang mga posibilidad na may para sa apat na layer na nakalamina na istraktura? Well, we can use a bit of an unconventional structure, namely switching the signal layer and plane layer in Figure 2 to produce the cascade shown in Figure 3A.

Ang pangunahing bentahe ng paglalamina na ito ay ang panlabas na eroplano ay nagbibigay ng proteksyon para sa pagruruta ng signal sa panloob na layer. Ang kawalan ay ang eroplano sa lupa ay maaaring mabawasan ng mga pad ng sangkap na may mataas na density sa PCB. Maaari itong maibsan sa kaunting lawak sa pamamagitan ng pag-reverse ng eroplano, paglalagay ng power plan sa gilid ng elemento, at paglalagay ng ground plane sa kabilang panig ng board.

Pangalawa, ang ilang mga tao ay hindi nagkagusto sa pagkakaroon ng isang nakalantad na sasakyang panghimpapawid ng kuryente, at pangatlo, inilibing na mga layer ng signal ay ginagawang mahirap upang muling mabuo ang board. Ang cascade ay nagbibigay-kasiyahan sa layunin (1), (2), at bahagyang nasiyahan ang layunin (4).

Ang dalawa sa tatlong mga problemang ito ay maaaring mapagaan ng isang kaskad tulad ng ipinakita sa Larawan 3B, kung saan ang dalawang panlabas na mga eroplano ay mga eroplano sa lupa at ang supply ng kuryente ay inilalagay sa signal plane bilang mga kable.Ang supply ng kuryente ay dapat na rutahin gamit ang malawak na mga bakas sa layer ng signal.

Dalawang karagdagang mga bentahe ng kaskad na ito ay:

(1) Ang dalawang eroplano sa lupa ay nagbibigay ng mas mababang impedance sa lupa, sa gayon binabawasan ang karaniwang-mode na radiation ng cable;

(2) The two ground planes can be sewn together at the periphery of the plate to seal all signal traces in a Faraday cage.

From an EMC point of view, this layering, if done well, may be the best layering of a four-layer PCB. Ngayon ay natutugunan namin ang mga layunin (1), (2), (4) at (5) na may isang board na apat na layer lamang.

Figure 4 shows a fourth possibility, not the usual one, but one that can perform well. Ito ay katulad ng Larawan 2, ngunit ang eroplano sa lupa ay ginagamit sa halip na ang eroplano ng kuryente, at ang supply ng kuryente ay gumaganap bilang isang bakas sa layer ng signal para sa mga kable.

Ang cascade na ito ay nadaig ang nabanggit na problema sa muling pag-rework at nagbibigay din ng mababang impedance sa lupa dahil sa dalawang ground planes. Gayunpaman, ang mga eroplano na ito ay hindi nagbibigay ng anumang kalasag. Masisiyahan ang pagsasaayos na ito sa mga layunin (1), (2), at (5), ngunit hindi nasiyahan ang mga layunin (3) o (4).

Kaya, tulad ng nakikita mong maraming mga pagpipilian para sa layer ng apat na layer kaysa sa una mong naisip, at posible na matugunan ang apat sa aming limang mga layunin sa apat na layer na PCBS. Mula sa isang pananaw ng EMC, ang pagpapatong ng Mga Larawan 2, 3b, at 4 lahat ay gumagana nang maayos.

6 layer board

Karamihan sa mga board na anim na layer ay binubuo ng apat na signal layer ng mga kable at dalawang layer ng eroplano, at anim na layer na board ay pangkalahatang nakahihigit sa apat na layer na board mula sa isang pananaw sa EMC.

Ipinapakita ng Larawan 5 ang isang istrakturang cascading na hindi maaaring gamitin sa isang anim na layer na board.

Ang mga eroplano na ito ay hindi nagbibigay ng panangga para sa layer ng signal, at dalawa sa mga layer ng signal (1 at 6) ay hindi katabi ng isang eroplano. Gumagana lamang ang pag-aayos na ito kung ang lahat ng mga signal ng mataas na dalas ay na-redirect sa mga layer 2 at 5, at napakababang signal ng dalas, o mas mabuti pa, walang signal ng mga wire (lahat ng mga pad ng solder) ay na-redirect sa mga layer 1 at 6.

Kung ginamit, ang anumang mga hindi nagamit na lugar sa sahig 1 at 6 ay dapat na aspaltado at ang viAS ay nakakabit sa pangunahing palapag sa maraming mga lokasyon hangga’t maaari.

Ang pagsasaayos na ito ay natutugunan lamang ang isa sa aming orihinal na layunin (Layunin 3).

May anim na layer na magagamit, ang prinsipyo ng pagbibigay ng dalawang inilibing na mga layer para sa mga signal na may bilis na bilis (tulad ng ipinakita sa Larawan 3) ay madaling ipatupad, tulad ng ipinakita sa Larawan 6. Nagbibigay din ang pagsasaayos na ito ng dalawang mga layer sa ibabaw para sa mga signal na may mababang bilis.

Marahil ito ang pinakakaraniwang istrakturang anim na layered at maaaring maging napaka epektibo sa pagkontrol sa pagpapalabas ng electromagnetic kung nagawa nang maayos. Natutugunan ng pagsasaayos na ito ang layunin na 1,2,4, ngunit hindi layunin 3,5. Its main disadvantage is the separation of power plane and ground plane.

Dahil sa paghihiwalay na ito, walang gaanong pagkakabagay na capacitance sa pagitan ng eroplano ng kuryente at ng eroplano sa lupa, kaya dapat maingat na mag-ingat ng disenyo ng decoupling upang makayanan ang sitwasyong ito. Para sa karagdagang impormasyon sa pag-decoupling, tingnan ang aming mga tip sa diskarteng Decoupling.

Ang isang halos magkatulad, maayos na pag-uugali na anim na layer na nakalamina na istraktura ay ipinapakita sa Larawan 7.

Ang H1 ay kumakatawan sa pahalang na layer ng pagruruta ng signal 1, ang V1 ay kumakatawan sa patayong paglalagay ng layer ng signal 1, ang H2 at V2 ay kumakatawan sa parehong kahulugan para sa signal 2, at ang bentahe ng istrakturang ito ay ang mga signal ng orthogonal na pagruruta ay laging tumutukoy sa parehong eroplano.

Upang maunawaan kung bakit ito mahalaga, tingnan ang seksyon sa mga signal-to-reference na eroplano sa Bahagi 6. Ang kawalan ay ang layer 1 at layer 6 na mga signal ay hindi protektado.

Samakatuwid, ang layer ng signal ay dapat na napakalapit sa katabi nitong eroplano at dapat gamitin ang isang mas makapal na gitnang layer upang mapunan ang kinakailangang kapal ng plato. Ang tipikal na 0.060 pulgada na makapal na spacing ng plato ay malamang na maging 0.005 “/ 0.005” / 0.040 “/ 0.005” / 0.005 “/ 0.005”. Ang istrakturang ito ay nasiyahan ang Mga Layunin 1 at 2, ngunit hindi mga layunin 3, 4 o 5.

Ang isa pang anim na layer na plato na may mahusay na pagganap ay ipinapakita sa Larawan 8. Nagbibigay ito ng dalawang signal na nakalibing na mga layer at katabing lakas at mga eroplano sa lupa upang matugunan ang lahat ng limang mga layunin. Gayunpaman, ang pinakamalaking sagabal ay mayroon lamang itong dalawang mga layer ng mga kable, kaya’t hindi ito ginagamit nang madalas.

Ang anim na layer na plato ay mas madali upang makakuha ng mahusay na pagiging tugma ng electromagnetic kaysa sa plate na apat na layer. Mayroon din kaming kalamangan ng apat na mga layer ng pagraranggo ng signal sa halip na limitado sa dalawa.

Tulad ng nangyari sa apat na layer na circuit board, nakamit ng anim na layer na PCB ang apat sa aming limang mga layunin. Ang lahat ng limang mga layunin ay maaaring matugunan kung nililimitahan natin ang ating sarili sa dalawang mga layer ng pagruruta ng signal. Ang mga istruktura sa Larawan 6, Larawan 7, at Larawan 8 lahat ay gumagana nang maayos mula sa isang pananaw sa EMC.