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Blogue PCB

Blogue PCB - Conception d'empilement de carte PCB

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Blogue PCB - Conception d'empilement de carte PCB

Conception d'empilement de carte PCB

2022-01-20
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Author:pcb

1. Principes généraux de la disposition des couches: 1.1 La structure stratifiée de la carte PCB multicouche doit prendre en compte de nombreux facteurs. Plus il y a de couches, mieux c'est quand il s'agit de câblage, mais le coût et la difficulté de faire des plaques augmentent également. Pour les fabricants, le fait que la structure du stratifié soit symétrique ou non est au centre de l'attention lors de la fabrication d'une carte PCB, de sorte que le choix du nombre de couches doit tenir compte de tous les aspects des besoins pour atteindre l'équilibre. Pour les concepteurs expérimentés, après avoir terminé la pré - disposition des composants, ils se concentreront sur l'analyse des goulots d'étranglement de câblage de la carte PCB. Analyse de la densité de câblage de la carte en combinaison avec d'autres outils EDA; Le nombre et le type de lignes de signal sont ensuite combinés avec des exigences de câblage spéciales telles que les lignes différentielles, les lignes de signal sensibles, etc., pour déterminer le nombre de couches de la couche de signal; Le nombre de couches électriques internes est alors déterminé en fonction du type d'alimentation, des exigences d'isolation et d'anti - brouillage. De cette façon, le nombre de couches de l'ensemble de la carte est sensiblement déterminé. 1.2 Le plan de masse (deuxième couche) sous la surface de l'élément fournit la couche de blindage du dispositif et le plan de référence pour le câblage supérieur; La couche de signal sensible doit être adjacente à la couche électrique interne (alimentation interne / couche de terre), en utilisant le grand cuivre de la couche électrique interne. Pour fournir un blindage de la couche de signal. La couche de transmission de signaux à grande vitesse dans le circuit devrait être une couche intermédiaire de signaux et être prise en sandwich entre deux couches électriques internes. De cette façon, les films de cuivre des deux couches électriques internes peuvent fournir un blindage électromagnétique pour la transmission de signaux à grande vitesse, tout en limitant efficacement le rayonnement des signaux à grande vitesse entre les deux couches électriques internes afin de ne pas provoquer de perturbations extérieures. 1.3 toutes les couches de signaux doivent être aussi proches que possible du plan de masse; 1.4 essayez d'éviter que les deux couches de signal soient directement adjacentes; Il est facile d'introduire une diaphonie entre les couches de signal adjacentes, ce qui entraîne une défaillance du circuit. L'ajout d'un plan de masse entre les deux couches de signal permet d'éviter efficacement la diaphonie. 1.5 l'alimentation principale doit être aussi proche que possible de celle - ci; 1.6 considérez la symétrie de la structure en couches.1.7 pour la disposition en couches des cartes mères, les cartes mères existantes sont difficiles à contrôler et à câbler à distance. Pour les fréquences de fonctionnement au niveau de la plaque supérieures à 50 MHz (les cas inférieurs à 50 MHz peuvent être référencés et assouplis de manière appropriée), le principe de disposition proposé est le suivant: la surface du composant et la surface de soudage sont des plans de masse complets (blindage); Pas de couches de câblage parallèles adjacentes; Toutes les couches de signal sont aussi adjacentes que possible au plan de sol; Le signal critique est adjacent au plan de masse et ne traverse pas la zone de séparation. Remarque: la flexibilité nécessaire pour maîtriser les principes ci - dessus lors de la configuration des couches d'une carte PCB spécifique. Sur la base de la compréhension des principes ci - dessus, en fonction des besoins de la carte unique réelle, tels que: besoin de couches de câblage critiques, alimentation, plan de masse, etc. Attendez, déterminez l'alignement des couches, ne Frottez pas ou ne saisissez pas fermement. 1.8 couches électriques internes avec plusieurs mises à la terre peuvent réduire efficacement l'impédance de mise à la terre. Par example, les couches de signal a et de signal B utilisent des plans de masse distincts, ce qui peut réduire efficacement les interférences de mode commun.

Carte PCB

2. Structures empilées couramment utilisées: 2.1 4 couches Voici un exemple de 4 couches qui montre comment optimiser la disposition et la combinaison de différentes structures empilées. Pour les 4 couches communes, il existe plusieurs méthodes d'empilage (de haut en bas). (1) siganl [1] (en haut), GNd [1] (en intérieur), Power [2] (en intérieur), siganl [2] (en bas). (2) siganl [1] (en haut), Power [1] (en intérieur), GNd [2] (en intérieur), siganl [2] (en bas). (3) Power (alimentation) (en haut), siganl [1] (interne [1]), GNd [2] (interne [2]) et siganl [2] (en bas). Il est clair que l'alternative 3 manque d'un couplage efficace entre le plan d'alimentation et le plan de masse et ne devrait donc pas être utilisée. Comment choisir les options 1 et 2? Dans des circonstances normales, les concepteurs choisiraient l'option 1 comme structure pour un panneau de 4 couches. Ce n'est pas parce que l'option 2 ne peut pas être utilisée, mais parce qu'une carte PCB normale ne place que des composants au niveau supérieur, il est plus approprié d'utiliser l'option 1. Cependant, lorsque l'élément doit être placé à la fois sur la couche supérieure et sur la couche inférieure, et que l'épaisseur diélectrique entre la couche interne d'alimentation et la couche de masse est importante et le couplage différentiel, il est nécessaire de considérer quelle couche a moins de lignes de signal. Pour le schéma 1, il y a moins de lignes de signal sur la Sous - couche et une grande surface de film de cuivre peut être utilisée pour le couplage avec la couche Power; Inversement, si l'ensemble est principalement disposé au rez - de - chaussée, la plaque doit être réalisée selon le schéma 2. 2.2 plaque à 6 couches après avoir terminé l'analyse de la structure stratifiée de la plaque à 4 couches, Voici un exemple de procédé de combinaison de panneaux à 6 couches pour illustrer l'agencement et la combinaison de la structure de stratification à 6 couches et du procédé préféré. (1) sigan 1 (haut), GNd (intérieur 1), sigan 2 (intérieur 2), sigan 3 (intérieur 3), Power (intérieur 4), sigan 4 (Bas). Le schéma 1 utilise une couche de signal de 4 couches et une couche d'alimentation / mise à la terre interne de 2 couches, plus de couches de signal, favorisant le travail de câblage entre les éléments, mais les défauts de ce schéma sont également plus évidents et se manifestent dans les deux aspects suivants. La couche d'alimentation et la couche de terre sont très éloignées et ne sont pas complètement couplées. Les couches de signal siganl 2 (Inner 2) et siganl 3 (Inner 3) sont directement adjacentes et le signal est mal isolé et sujet à la diaphonie. (2) siganl 1 (en haut), siganl 2 (en intérieur), Power (en intérieur), GNd (en intérieur), siganl 3 (en intérieur), siganl 4 (en bas). L'option 2 par rapport à l'option 1, où la couche d'alimentation et la couche de terre sont complètement couplées, présente certains avantages par rapport à l'option 1, mais les couches de signal siganl - 1 (en haut) et siganl - 2 (interne - 1) et siganl - 3 (interne - 4) et siganl - 4 (en bas) sont directement adjacentes, l'isolation du signal n'est pas bonne et le problème de la tolérance à la diaphonie n'est pas résolu. (3) siganl 1 (en haut), GNd (interne 1), siganl 2 (interne 2), Power (interne 3), GNd (interne 4) et siganl 3 (en bas). Par rapport aux schémas 1 et 2, le schéma 3 réduit d'une couche de signal et ajoute une couche électrique interne. Bien que les couches disponibles pour le câblage soient réduites, cette solution résout les défauts courants des solutions 1 et 2.1. La couche d'alimentation et la couche de terre sont étroitement couplées. Chaque couche de signal est directement adjacente à la couche électrique interne et est efficacement isolée des autres couches de signal, de sorte que la diaphonie ne se produit pas facilement. Siganl 2 (Inner 2) est adjacent à deux couches électriques internes GNd (Inner 1) et Power (Inner 3) qui peuvent être utilisées pour transmettre des signaux à haut débit. Les deux couches électriques internes permettent de masquer efficacement les interférences extérieures avec la couche siganl 2 (Inner 2) et les interférences extérieures avec la couche siganl 2 (innr 2). En considérant tous les aspects de manière intégrée, l'option 3 est clairement une chimie. Dans le même temps, le schéma 3 est également une structure empilée couramment utilisée pour les panneaux à 6 couches. Grâce à l'analyse des deux exemples ci - dessus, je crois que le lecteur a une certaine compréhension des structures en cascade, mais dans certains cas, un certain schéma ne peut pas répondre à toutes les exigences, ce qui nécessite de prendre en compte la priorité des différents principes de conception. Malheureusement, étant donné que la conception hiérarchique de la carte est étroitement liée aux caractéristiques du circuit réel et que les performances anti - interférence et les priorités de conception diffèrent d'un circuit à l'autre, il n'y a pas vraiment de priorité claire pour ces principes. Mais il est certain que le principe de conception 2 (la couche d'alimentation interne et la couche de terre doivent être étroitement couplées) doit d'abord être respecté dans la conception, et si un signal à grande vitesse doit être transmis dans le circuit, le principe de conception 3 (la couche de transmission du signal à grande vitesse Dans le circuit) doit être la couche intermédiaire du signal, Et pris en sandwich entre deux couches électriques internes).2.3 carte à 10 couches la conception typique de carte PCB à 10 couches, l'ordre général de câblage est top - - GNd - - Signal Layer - - Power Layer - - GNd, Signal Layer - - Power Layer - - Signal Layer - - GNd - - bottom. L'ordre de câblage lui - même n'est pas nécessairement fixe, mais il existe des normes et des principes qui le lient: par exemple, les couches adjacentes de la couche supérieure et de la couche inférieure utilisent le GNd pour assurer les caractéristiques CEM de la carte; Par example, chaque couche de signal sert de préférence de couche de référence GNd plane; L'alimentation électrique utilisée pour l'ensemble du placage pose préférentiellement toute la Feuille de cuivre; L'un des sujets aux interférences, les cartes PCB à grande vitesse, ainsi que la couche interne le long de la transition sont préférés, etc.