En général, il existe deux règles principales pour la conception laminée :
1. Chaque couche de routage doit avoir une couche de référence adjacente (alimentation ou formation) ;
2. La couche d'alimentation principale adjacente et la terre doivent être maintenues à une distance minimale pour fournir une grande capacité de couplage ;
Voici un exemple de pile de deux à huit couches :
A. Carte PCB simple face et carte PCB double face laminée
Pour deux couches, le nombre de couches étant petit, il n’y a pas de problème de stratification. Le contrôle du rayonnement EMI est principalement pris en compte à partir du câblage et de la disposition ;
La compatibilité électromagnétique des plaques monocouches et doubles devient de plus en plus importante. La principale raison de ce phénomène est que la zone de la boucle de signal est trop grande, ce qui non seulement produit un fort rayonnement électromagnétique, mais rend également le circuit sensible aux interférences externes. Le moyen le plus simple d’améliorer la compatibilité électromagnétique d’une ligne consiste à réduire la zone de boucle d’un signal critique.
Signal critique : Du point de vue de la compatibilité électromagnétique, le signal critique fait principalement référence au signal qui produit un fort rayonnement et est sensible au monde extérieur. Les signaux pouvant produire un fort rayonnement sont généralement des signaux périodiques, tels que des signaux faibles d'horloges ou d'adresses. Les signaux sensibles aux interférences sont ceux avec de faibles niveaux de signaux analogiques.
Les plaques simple et double couche sont généralement utilisées dans les conceptions de simulation basse fréquence inférieures à 10 KHz :
1) Acheminer les câbles d'alimentation sur la même couche de manière radiale, et minimiser la somme des longueurs des lignes ;
2) Lorsque vous marchez l'alimentation électrique et le fil de terre, proches l'un de l'autre ; Posez un fil de terre près du fil de signal de clé aussi près que possible. Ainsi, une zone de boucle plus petite est formée et la sensibilité du rayonnement en mode différentiel aux interférences externes est réduite. Lorsqu'un fil de terre est ajouté à côté du fil de signal, un circuit avec la plus petite surface est formé et le courant du signal doit être acheminé par ce circuit plutôt que par l'autre chemin de terre.
3) S'il s'agit d'un circuit imprimé double couche, il peut se trouver de l'autre côté du circuit imprimé, près de la ligne de signal en dessous, le long du tissu de la ligne de signal, un fil de terre, une ligne aussi large que possible. La surface du circuit résultante est égale à l'épaisseur du circuit imprimé multipliée par la longueur de la ligne de signal.
B.Lamination de quatre couches
1. Sig-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG ;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND ;
Pour ces deux conceptions laminées, le problème potentiel réside dans l’épaisseur de plaque traditionnelle de 1,6 mm (62 mil). L'espacement des couches deviendra important, non seulement propice au contrôle de l'impédance, au couplage intercouche et au blindage ; En particulier, le grand espacement entre les strates d'alimentation réduit la capacité des plaques et n'est pas propice au filtrage du bruit.
Pour le premier schéma, il est généralement utilisé dans le cas d'un grand nombre de jetons sur la carte. Ce schéma peut obtenir de meilleures performances SI, mais les performances EMI ne sont pas si bonnes, qui sont principalement contrôlées par le câblage et d'autres détails. Attention principale : La formation est placée dans la couche de signal de la couche de signal la plus dense, propice à l'absorption et à la suppression du rayonnement ; Augmentez la surface de la plaque pour refléter la règle des 20H.
Pour le deuxième schéma, il est généralement utilisé lorsque la densité de puce sur la carte est suffisamment faible et qu'il y a suffisamment d'espace autour de la puce pour placer le revêtement de cuivre de puissance requis. Dans ce schéma, la couche externe du PCB est entièrement constituée de strate et les deux couches du milieu sont la couche de signal/puissance. L'alimentation sur la couche de signal est acheminée avec une ligne large, ce qui peut réduire l'impédance du chemin du courant d'alimentation, et l'impédance du chemin microruban du signal est également faible, et peut également protéger le rayonnement du signal interne à travers l'extérieur. couche. Du point de vue du contrôle EMI, il s'agit de la meilleure structure PCB à 4 couches disponible.
Attention principale : les deux couches centrales du signal, l'espacement des couches de mélange de puissance doit être ouvert, la direction de la ligne est verticale, éviter la diaphonie ; Zone de panneau de contrôle appropriée, reflétant les règles des 20H ; Si l'impédance des fils doit être contrôlée, posez très soigneusement les fils sous les îlots de cuivre de l'alimentation et de la terre. De plus, l'alimentation électrique ou la pose de cuivre doivent être interconnectées autant que possible pour garantir une connectivité CC et basse fréquence.
C.Lamination de six couches de plaques
Pour la conception d'une densité de puce élevée et d'une fréquence d'horloge élevée, la conception d'une carte à 6 couches doit être envisagée. La méthode de laminage est recommandée :
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG ;
Pour ce schéma, le schéma de stratification permet d'obtenir une bonne intégrité du signal, avec la couche de signal adjacente à la couche de mise à la terre, la couche de puissance associée à la couche de mise à la terre, l'impédance de chaque couche de routage peut être bien contrôlée et les deux couches peuvent bien absorber les lignes magnétiques. . De plus, il peut fournir un meilleur chemin de retour pour chaque couche de signal dans des conditions d'alimentation et de formation complètes.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND ;
Pour ce schéma, ce schéma s'applique uniquement au cas où la densité des dispositifs n'est pas très élevée. Cette couche présente tous les avantages de la couche supérieure, et le plan de masse des couches supérieure et inférieure est relativement complet, ce qui peut être utilisé comme une meilleure couche de protection. Il est important de noter que la couche de puissance doit être proche de la couche qui n'est pas le plan du composant principal, car le plan inférieur sera plus complet. Par conséquent, les performances EMI sont meilleures que celles du premier schéma.
Résumé : Pour le schéma de carte à six couches, l'espacement entre la couche de puissance et la terre doit être minimisé pour obtenir un bon couplage de puissance et de masse. Cependant, bien que l'épaisseur de la plaque de 62 mil et l'espacement entre les couches soient réduits, il est toujours difficile de contrôler un espacement très petit entre la source d'alimentation principale et la couche de terre. Par rapport au premier système et au deuxième système, le coût du deuxième système est considérablement augmenté. Par conséquent, nous choisissons généralement la première option lorsque nous empilons. Pendant la conception, suivez les règles 20H et les règles de couche miroir.
D.Lamination de huit couches
1. En raison de la faible capacité d’absorption électromagnétique et de la grande impédance de puissance, ce n’est pas une bonne méthode de stratification. Sa structure est la suivante :
1. Surface du composant Signal 1, couche de câblage microruban
2. Couche de routage microruban interne Signal 2, bonne couche de routage (direction X)
3.Terre
4. Couche de routage de ligne Signal 3 Strip, bonne couche de routage (direction Y)
5. Couche de routage des câbles Signal 4
6.Puissance
7. Couche de câblage microruban interne du signal 5
8. Couche de câblage microruban du signal 6
2. Il s'agit d'une variante du troisième mode d'empilement. Grâce à l'ajout d'une couche de référence, il offre de meilleures performances EMI et l'impédance caractéristique de chaque couche de signal peut être bien contrôlée.
1. Surface du composant Signal 1, couche de câblage microruban, bonne couche de câblage
2. Strate au sol, bonne capacité d'absorption des ondes électromagnétiques
3. Couche de routage des câbles Signal 2. Bonne couche de routage des câbles
4. La couche de puissance et les strates suivantes constituent une excellente absorption électromagnétique 5. Strate au sol
6. Couche de routage des câbles du signal 3. Bonne couche de routage des câbles
7. Formation de puissance, avec une grande impédance de puissance
8. Couche de câble microruban Signal 4. Bonne couche de câbles
3, le meilleur mode d'empilement, car l'utilisation d'un plan de référence au sol multicouche a une très bonne capacité d'absorption géomagnétique.
1. Surface du composant Signal 1, couche de câblage microruban, bonne couche de câblage
2. Strate au sol, bonne capacité d'absorption des ondes électromagnétiques
3. Couche de routage des câbles Signal 2. Bonne couche de routage des câbles
4. La couche de puissance et les strates suivantes constituent une excellente absorption électromagnétique 5. Strate au sol
6. Couche de routage des câbles du signal 3. Bonne couche de routage des câbles
7. Strate au sol, meilleure capacité d'absorption des ondes électromagnétiques
8. Couche de câble microruban Signal 4. Bonne couche de câbles
Le choix du nombre de couches à utiliser et de la manière d'utiliser les couches dépend du nombre de réseaux de signaux sur la carte, de la densité des périphériques, de la densité des broches, de la fréquence du signal, de la taille de la carte et de nombreux autres facteurs. Nous devons prendre ces facteurs en considération. Plus le nombre de réseaux de signaux est élevé, plus la densité de l'appareil est élevée, plus la densité des broches est élevée, plus la fréquence de conception du signal doit être adoptée autant que possible. Pour de bonnes performances EMI, il est préférable de s'assurer que chaque couche de signal possède sa propre couche de référence.
Heure de publication : 26 juin 2023
