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Blog de PCB - Diseño de apilamiento de placas de PCB

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Diseño de apilamiento de placas de PCB

2022-01-20
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Author:pcb

1. principios generales para la disposición de las capas: 1.1 para determinar la estructura laminada de las placas de PCB multicapa, hay que tener en cuenta muchos factores. En términos de cableado, cuanto más capas, mejor cableado, pero el costo y la dificultad de hacer placas también aumentarán. Para los fabricantes, si la estructura del laminado es simétrica es el foco de atención a la hora de fabricar placas de pcb, por lo que la elección del número de capas debe considerar todas las necesidades para lograr el equilibrio. Para diseñadores experimentados, una vez finalizada la predistribución de los componentes, se centrarán en analizar los cuellos de botella del cableado de las placas de pcb. Combinar otras herramientas EDA para analizar la densidad de cableado de la placa de circuito; A continuación, el número y el tipo de líneas de señal se combinan con requisitos especiales de cableado, como líneas diferenciales y líneas de señal sensibles, para determinar el número de capas de la capa de señal; A continuación, el número de capas eléctricas internas se determina en función del tipo de fuente de alimentación, el aislamiento y los requisitos antiinterferencia. De esta manera, el número de capas de toda la placa de circuito se determina básicamente. el plano de tierra por debajo de la superficie del elemento 1.2 (segunda capa) proporciona la capa de blindaje del dispositivo y el plano de referencia del cableado superior; La capa de señal sensible debe ser adyacente a la capa eléctrica interna (fuente de alimentación interna / formación de tierra), utilizando el gran cobre de la capa eléctrica interna. Para proporcionar el blindaje de la capa de señal. La capa de transmisión de señal de alta velocidad en el circuito debe ser la capa intermedia de la señal y intercalada entre las dos capas eléctricas internas. De esta manera, la película de cobre de las dos capas internas puede proporcionar un blindaje electromagnético para la transmisión de señales de alta velocidad, al tiempo que puede limitar efectivamente la radiación de las señales de alta velocidad entre las dos capas internas para evitar interferencias externas. 1.3 todas las capas de señal deben estar lo más cerca posible del plano de tierra; 1.4 trate de evitar que dos capas de señal sean directamente adyacentes; Es fácil introducir conversaciones cruzadas entre las capas de señal adyacentes, lo que conduce a fallas en el circuito. Añadir un plano de tierra entre las dos capas de señal puede evitar eficazmente las conversaciones cruzadas. 1.5 La fuente de alimentación principal debe estar lo más cerca posible de ella; 1.6 considere la simetría de la estructura en cascada. 1.7 para el diseño jerárquico de la placa base, la placa base existente es difícil de controlar y dirigir el cableado de distancia. Para las frecuencias de trabajo a nivel de placa por encima de 50 MHz (se puede consultar la situación por debajo de 50 MHz y relajarse adecuadamente), el principio de diseño recomendado: la superficie del componente y la superficie de soldadura son planos completos de tierra (blindaje); No hay capas de cableado paralelas adyacentes; Todas las capas de señal son lo más adyacentes posible al plano horizontal; Las señales clave son adyacentes al plano de tierra y no pasan por la zona divisoria. Nota: al establecer la capa de una placa de circuito impreso específica, es necesario dominar los principios anteriores con flexibilidad. Sobre la base de comprender los principios anteriores, de acuerdo con las necesidades reales de la placa única, como: si se necesitan capas clave de cableado, fuentes de alimentación, planos de tierra, etc. Espere, determine la disposición de la capa y no la frote ni la agarre con fuerza. la capa eléctrica interna de más de 1,8 puntos de tierra puede reducir efectivamente la resistencia a la tierra. Por ejemplo, las capas de señal a y b utilizan planos de tierra separados, lo que puede reducir efectivamente la interferencia de modo común.

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2. estructuras de apilamiento comunes: debajo de 2.1 4 capas hay un ejemplo de 4 capas que muestra cómo optimizar la disposición y combinación de varias estructuras de apilamiento. para las 4 capas comunes, hay varios métodos de apilamiento (de arriba a abajo). (1) siganl 1 (superior), gnd (interior 1), Power (interior 2), siganl 2 (inferior). (2) siganl 1 (superior), Power (interior 1), gnd (interior 2), siganl 2 (inferior). (3) Power (power) (superior), siganl 1 (interior 1), gnd (interior 2) y siganl 2 (inferior). Obviamente, la opción 3 carece de un acoplamiento efectivo entre el plano de alimentación y el plano de tierra, por lo que no debe usarse. ¿Entonces, ¿ cómo se deben seleccionar las opciones 1 y 2? En circunstancias normales, el diseñador elegirá el esquema 1 como la estructura de cuatro pisos. La opción 1 se eligió no porque no se pudiera usar la opción 2, sino porque las placas de PCB ordinarias solo colocan componentes en el nivel superior, por lo que es más apropiado usar la opción 1. Sin embargo, cuando los componentes deben colocarse simultáneamente en la parte superior e inferior, y el espesor dieléctrico entre la capa de alimentación interna y la formación de tierra es grande y el acoplamiento es pobre, es necesario considerar qué capa tiene menos líneas de señal. Para el esquema 1, hay menos líneas de señal en la parte inferior y se puede utilizar una gran área de película de cobre para acoplarse a la capa de poder; Por el contrario, si el componente está dispuesto principalmente en la planta baja, se debe utilizar el esquema 2 para hacer la placa. 2.2 6 placas después de completar el análisis de la estructura laminada de la placa 4, El siguiente es un ejemplo del método de combinación de 6 capas para ilustrar la disposición y combinación de la estructura laminada de 6 capas y el método preferido. (1) siganl 1 (superior), gnd (interior 1), siganl 2 (interior 2), sigan L 3 (interior 3), Power (interior 4) y siganl 4 (inferior). El esquema 1 utiliza cuatro capas de señal y dos capas de formación interna de fuente de alimentación / conexión, con más capas de señal, lo que favorece el trabajo de cableado entre componentes, pero los defectos del esquema también son más obvios, que se manifiestan en los siguientes dos aspectos. La capa de alimentación y la formación de tierra están muy separadas y no están completamente acopladas. Las capas de señal siganl 2 (inner 2) y siganl 3 (inner 3) son adyacentes directamente, y la señal no está bien aislada y es propensa a comentarios cruzados. (2) siganl 1 (superior), siganl 2 (interior 1), Power (interior 2), gnd (interior 3), sigan - 3 (interior 4) y siganl 4 (inferior). La opción 2 está completamente acoplada en comparación con la opción 1, que tiene ciertas ventajas sobre la opción 1, pero siganl 1 (superior) y siganl 2 (interior 1) y siganl 3 (interior 4) y sigan l 4 (inferior) son adyacentes directamente, la señal no está bien aislada y no se resuelve el problema de la facilidad de conversación cruzada. (3) siganl 1 (superior), gnd (interior 1), siganl 2 (interior 2), Power (interior 3), gnd (interior 4) y siganl 3 (inferior). En comparación con los esquemas 1 y 2, el esquema 3 reduce una capa de señal y agrega una capa eléctrica interna. A pesar de la reducción de las capas disponibles para el cableado, la solución resuelve los defectos comunes de la solución 1 y la solución 2.1. La capa de alimentación y la formación de tierra están estrechamente acopladas. Cada capa de señal es directamente adyacente a la capa eléctrica interna y está efectivamente aislada de otras capas de señal, por lo que no es fácil que se produzcan conversaciones cruzadas. Siganl 2 (inner 2) es adyacente a dos capas eléctricas internas gnd (inner 1) y Power (inner 3) que se pueden utilizar para transmitir señales de alta velocidad. Dos capas eléctricas internas pueden bloquear eficazmente la interferencia externa con la capa siganl 2 (inner 2) y la interferencia externa siganl 2 (innr 2). Teniendo en cuenta todos los aspectos, la opción 3 es obviamente una reacción química. Al mismo tiempo, el esquema 3 también es una estructura apilada común para placas de seis pisos. A través del análisis de los dos ejemplos anteriores, creo que el lector tiene un cierto conocimiento de la estructura en cascada, pero en algunos casos, un esquema no puede cumplir con todos los requisitos, lo que requiere considerar la prioridad de varios principios de diseño. Desafortunadamente, debido a que el diseño jerárquico de la placa de Circuito está estrechamente relacionado con las características del circuito real, el rendimiento antiinterferencia y el enfoque de diseño de los diferentes circuitos son diferentes, de hecho, estos principios no tienen una prioridad clara para referencia. Sin embargo, es seguro que en el diseño primero es necesario cumplir con el principio de diseño 2 (la capa interna de energía y la capa de tierra deben estar estrechamente acopladas), y si es necesario transmitir señales de alta velocidad en el circuito, el principio de diseño 3 (la capa de transmisión de señales de alta velocidad en el circuito) debe ser la capa intermedia de la señal. Y intercalado entre dos capas eléctricas internas. el orden general de cableado del diseño típico de PCB de 10 capas de la placa de 10 capas 2.3 es top - gnd - capa de señal - capa de alimentación - gnd, capa de señal - capa de potencia - capa de señal - gnd - botcom. El orden de cableado en sí no es necesariamente fijo, pero hay algunos criterios y principios que lo limitan: por ejemplo, las capas adyacentes de la capa superior e inferior utilizan gnd para garantizar las características EMC de la placa; Por ejemplo, cada capa de señal se utiliza preferentemente como una capa gnd de referencia; La fuente de alimentación utilizada en toda la chapa tiene prioridad sobre la colocación de toda la pieza de cobre; Se prefieren placas de PCB de alta velocidad vulnerables a la interferencia y capas interiores a lo largo de la transición, etc.