PCB-Technologie - Designmethode für mehrschichtige Leiterplatten

Vor dem Entwerfen einer Mehrschicht Leiterplatten, the designer needs to first determine the requirements of electromagnetic compatibility (EMC), entsprechend der Größe der Leiterplatte, die Größe der Leiterplatte, die Größe der Leiterplatte, und die Größe der Leiterplatte. Zur Bestimmung der verwendeten Leiterplattenstruktur, das ist, um zu entscheiden, ob ein 4-Lagen-, 6-lagig, oder mehrschichtige Leiterplatte. Nach Bestimmung der Anzahl der erforderlichen Schichten, Bestimmen, wo die internen elektrischen Schichten platziert werden und wie die verschiedenen Signale auf diesen Schichten verteilt werden sollen. Dies ist die Wahl der Mehrschichtige Leiterplatte Stapelstruktur. Laminierte Struktur ist ein wichtiger Faktor, der die EMV-Leistung der Leiterplatte beeinflusst. Ein wichtiges Mittel zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen Dieser Abschnitt wird den zugehörigen Inhalt der Mehrschichtige Leiterplatte Aufbau des Brettstapels.

1. The selection of layers and the principle of superposition

There are many factors to consider when determining the stack-up structure of a Mehrschichtige Leiterplatte. In Bezug auf die Verkabelung, je mehr Schichten, besser für die Verdrahtung, aber je mehr Schichten, besser für die Verdrahtung. Für Hersteller, Ob die laminierte Struktur symmetrisch ist oder nicht, steht bei der Herstellung von Leiterplatten im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Ob die laminierte Struktur symmetrisch ist oder nicht, ist die Kosten und Schwierigkeit der Platte, was auch die Symmetrie der laminierten Struktur erhöht. Daher, Die Auswahl der Anzahl der Schichten muss verschiedene Aspekte berücksichtigen. muss ein Gleichgewicht erreichen. Für erfahrene Designer, nach Abschluss des Vorlayouts der Komponenten, Die Schlüsselanalyse wird auf dem Routing-Engpass der Leiterplatte durchgeführt. Nach Abschluss des Vorlayouts der Komponenten, Das Werkzeug analysiert die Verdrahtungsdichte der Leiterplatte; Integriert dann die Signalleitungen mit speziellen Verdrahtungsanforderungen wie Differenzleitungen, Empfindliche Signalleitungen mit speziellen Verdrahtungsanforderungen, wie Differenzleitungen und andere EDA-Werkzeuge zur Analyse der Leiterplatte. Anzahl und Art der Signalleitungen mit speziellen Anforderungen an die Verdrahtungsdichte, wie Differenzlinien, empfindliche Signalleitungen, etc., die Anzahl der Schichten der Signalschichten bestimmen, und bestimmen Sie dann die Anzahl der Schichten von Signalschichten entsprechend der Art der Stromversorgung; je nach Art der Stromversorgung, Isolations- und Widerstandsstörungsanforderungen zur Bestimmung der Anzahl der inneren elektrischen Schichten. So bestimmen Sie die Anzahl der Schichten der Signalschicht, Die Anzahl der internen elektrischen Schichten wird je nach Art der Stromversorgung bestimmt, Anforderungen an Isolation und Interferenzschutz. Auf diese Weise, Die Anzahl der Schichten der gesamten Leiterplatte wird grundsätzlich bestimmt. Nach der Bestimmung der Anzahl der Schichten der Leiterplatte, Die nächste Aufgabe besteht darin, die Platzierungsreihenfolge der Schaltungen auf jeder Ebene vernünftig anzuordnen..
(1) The signal layer should be adjacent to an inner electric layer (internal power supply ground layer), und der große Kupferfilm der inneren elektrischen Schicht sollte verwendet werden, um Abschirmung für die Signalschicht bereitzustellen.
(2) The internal power supply layer and the ground layer should be tightly coupled, das ist, the thickness of the medium between the internal power supply layer and the ground layer should be compared) The internal power supply layer and the ground layer should be tightly coupled, das ist, ein kleiner Wert, Erhöhung der Kapazität zwischen der Stromversorgungsschicht und der Erdungsschicht und Erhöhung der Resonanzfrequenz. Ein kleiner Wert erhöht die Kapazität zwischen der Leistungsebene und der Masseebene und erhöht die Resonanzfrequenz. (3) The high-speed signal transmission layer in the circuit should be a signal intermediate layer and sandwiched between two inner electrical layers. Auf diese Weise, Die Kupferfilme der beiden inneren elektrischen Schichten können elektromagnetische Abschirmung für Hochgeschwindigkeitssignalübertragung zur Verfügung stellen, und gleichzeitig, Die Strahlung des Hochgeschwindigkeitssignals kann effektiv zwischen den beiden inneren elektrischen Schichten begrenzt werden, um keine externen Störungen zu verursachen.
(4) Avoid two signal layers directly adjacent to each other. Übersprechen kann leicht zwischen benachbarten Signalschichten eingeführt werden, die zu einem Stromausfall führen; Das Hinzufügen einer Masseebene zwischen zwei Signalschichten kann Übersprechen effektiv vermeiden.
(5) Multiple grounded inner electrical layers can effectively reduce the ground impedance; for example, Die A-Signalschicht und die B-Signalschicht verwenden getrennte Masseebenen, die Störungen im Gleichtaktmodus effektiv reduzieren kann.
(6) Taking into account the symmetry of the layer structure.

2. Commonly used stacked structure
The following is an example of a 4-layer board to illustrate how to optimize the arrangement and combination of various stacked structures: For commonly used 4-layer boards, there are the following stacking methods (from top to bottom):
(1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), POWER (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).
(2) Siganl_1 (Top), POWER (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).
(3) POWER (Top), Siganl_1 (Inner_1), GND (Inner_2), Siganl_2 (Bottom).

Offensichtlich, Option 3 fehlt eine effektive Kopplung zwischen der Leistungsebene und der Bodenebene und sollte nicht verwendet werden. Wie sollen also Option 1 und Option 2 gewählt werden?? Allgemein, Designer wählen Option 1 als Struktur der 4-Schicht-Platte. Der Grund ist nicht, dass Option 2 nicht verwendet werden kann, aber dass die allgemeine Leiterplatte nur Komponenten auf der obersten Schicht platziert, Daher ist es zweckmäßiger, Option 1 zu verwenden. Allerdings, wenn Komponenten sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Schicht platziert werden müssen, und die dielektrische Dicke zwischen der internen Stromversorgungsschicht und der Bodenschicht ist groß und die Kupplung ist schlecht, Es ist notwendig zu überlegen, welche Schicht weniger Signalleitungen hat. Für Schema 1, Es gibt weniger Signalleitungen auf der unteren Schicht, und ein großflächiger Kupferfilm kann verwendet werden, um mit der POWER-Schicht zu koppeln; im Gegenteil, wenn die Bauteile hauptsächlich auf der unteren Schicht angeordnet sind, Schema 2 sollte verwendet werden, um das Board zu machen. Nach Abschluss der Analyse der laminierten Struktur der 4-Lagen-Platte, the following is an example of the combination method of the 6-layer board to illustrate the arrangement and combination of the laminated structure of the 6-layer board and the preferred method:

(1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), POWER (In). Schema 1 verwendet vier Schichten von Signalschichten und zwei Schichten interner Energie/Bodenschichten, und hat mehr Signalschichten, die für die Verdrahtungsarbeit zwischen Komponenten förderlich ist, aber die Mängel dieses Schemas sind auch offensichtlicher, which are manifested in the following two aspects:
a. The power and ground layers are far apart and not fully coupled
b. The signal layer Siganl_2 (Inner_2) and Siganl_3 (Inner_3) are directly adjacent to each other, die Signalisolierung ist nicht gut, and crosstalk is prone to occur

(2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (In).
Verglichen mit Schema 1, Schema 2 hat eine ausreichende Kopplung zwischen Stromversorgungsschicht und Bodenschicht, die bestimmte Vorteile gegenüber der Regelung 1 hat, but Siganl_1 (Top) and Siganl_2 (Inner_1) and Siganl_3 (Inner_4) and Siganl_4 (Bottom) signal layers directly Adjacent, die Signalisolierung ist nicht gut, und das Problem des leichten Übersprechens wurde nicht gelöst. Verglichen mit Schema 1 und Schema 2, Schema 3 reduziert eine Signalschicht und fügt eine interne elektrische Schicht hinzu. Obwohl die für die Verdrahtung zur Verfügung stehenden Schichten reduziert sind, this scheme solves the common defects of scheme 1 and scheme 2:
a. Die Energie- und Bodenschichten sind eng miteinander verbunden.
b. Jede Signalschicht grenzt direkt an die interne elektrische Schicht an, die effektiv von anderen Signalschichten isoliert ist, und ist nicht anfällig für Übersprechen.
Durch die Analyse der beiden oben genannten Beispiele, Ich glaube, dass Leser ein gewisses Verständnis für die kaskadierende Struktur haben, aber in einigen Fällen, eine bestimmte Regelung kann nicht alle Anforderungen erfüllen, die Berücksichtigung der Priorität verschiedener Gestaltungsprinzipien erfordert. Leider, weil das Schichtdesign der Leiterplatte eng mit den Eigenschaften der tatsächlichen Schaltung zusammenhängt, Die Anti-Interferenz-Leistung und der Designfokus verschiedener Schaltungen sind unterschiedlich, so in der Tat, Diese Grundsätze haben keine eindeutige Priorität als Referenz. But it is certain that design principle 2 (the internal power supply layer and the ground layer should be tightly coupled design principle (the internal power supply layer and the ground layer should be tightly coupled if high-speed signals need to be transmitted in the circuit, together) needs to be satisfied first in the design., Darüber hinaus, wenn die Schaltung Hochgeschwindigkeitssignale übertragen muss, then design principle 3 (the high in the circuit needs to be satisfied first in the design, wenn die Leiterplatten need to transmit high-speed signals (the high-speed signal transmission layer should be the signal middle layer, and sandwiched between two between the inner electric layers) must be satisfied. The signal transmission layer should be a signal intermediate layer and sandwiched between two inner electric layers) must be satisfied.