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PCBボードスタック設計
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PCBボードスタック設計

2022-01-20
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Author:pcb

1. General principles of layer arrangement:
1.図1の積層構造を決定するために考慮すべき多くの因子がある 多層基板. 配線に関して, より多くの層, 配線により良い, しかし、コストとボードを作るの難しさも増加します. メーカー向け, 積層構造が対称であるかどうかは、製造時に注意を要する焦点である PCBボードs, したがって、層の数の選択は、バランスを達成するために様々な局面のニーズを考慮する必要がある. 経験豊富なデザイナー, コンポーネントのプリレイアウト完了後, 彼らは、IPv 6のルーティングボトルネックを分析することに集中するでしょう PCBボード. 他のEDAツールを組み合わせて回路基板の配線密度を解析するその後、信号線の数と種類を組み合わせて、差動線などの特別な配線要件, 敏感な信号線, etc. 信号層の層数を決定するその後、電源の種類に応じて, 内部電気層の数を決定するための絶縁および干渉妨害条件. このように, 回路基板全体の層の数は基本的に決定される.
1.2 The ground plane below the component surface (the second layer) provides the shielding layer of the device and the reference plane for the top wiring; the sensitive signal layer should be adjacent to an internal electrical layer (internal power/ground layer), 内部電気層の大きな銅を使用すること. 信号層のために遮蔽を提供するフィルム. 回路内の高速信号伝送層は、信号中間層であって、2つの内部電気層の間に挟まれていなければならない. このように, つの内部電気層の銅膜は、高速信号伝送用の電磁遮蔽を提供することができる, それと同時に, 高速信号の放射は、2つの内部電気層の間で効果的に制限され得る, 外部の干渉を起こさないように.
1.3 All signal layers should be adjacent to the ground plane as much as possible;
1.4つの信号層を直接隣接しないようにしてくださいクロストークは隣接する信号層の間で容易に導入される, 回路故障の結果. つの信号層の間にグランドプレーンを加えることにより、クロストークを効果的に回避することができる.
1.5 The main 電源 should be adjacent to it as far as possible;
1.6積層構造の対称性を考慮に入れる.
1.7マザーボードの層レイアウトのために, 既存のマザーボードは、並列長距離配線を制御するのが難しい. For the board-level operating frequency above 50MHZ (the case below 50MHZ can be referred to, and appropriate relaxation), the recommended layout principles:
The component surface and the welding surface are complete ground planes (shielding); there are no adjacent parallel wiring layers; all signal layers are adjacent to the ground plane as much as possible; key signals are adjacent to the ground plane and do not cross the partition area. 注意:特定の層を設定するとき PCBボード, 上記の原理を柔軟に把握する必要がある. 上記の原理を理解する, 実際のシングルボードのニーズに応じて, などのキー配線層, power supply, グランドプレーンが必要です. 待ち, 層の配置を決定する, そして、それを激しくこすりません, またはそれに固執する.
1.複数の接地された内部電気層は、効果的に接地インピーダンスを減少させることができる. 例えば, A信号層とB信号層は別々の接地面を使用する, 共通モード干渉を効果的に低減できる.

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2. Commonly used stacked structures:
2.1 4層板
以下はaの例です 4層板 様々な積層構造の配置および組合せを最適化する方法を説明するために.
共通の 4層板s, there are several stacking methods (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). 明らかに, オプション3は、パワープレーンとグランドプレーンとの間の有効な結合を欠いて、使用してはならない. では、オプション1とオプション2をどのように選びますか? 平常に, デザイナーはScheme 1の構造として選択します 4層板. 選択の理由は、オプション2を使用できないことではありません, でも、普通 PCBボードs層上のコンポーネントのみを配置する, したがって、オプション1を使うのがより適切です. しかし, コンポーネントが上部と下部の両方に配置される必要がある場合, また、内部電源層と接地層との間の誘電体膜厚は大きく、結合が悪い, どの層に信号線が少ないかを検討する必要がある. スキーム1, 下層には信号線が少ない, そして、大面積銅フィルムは、パワー層と結合するために用いることができる反対に, コンポーネントが主に底層に配置されるなら, スキーム2はボードを作るために使用されるべきです.

2.2 6-layer board
After completing the analysis of the laminated structure of the 4層板, 次に、6層板積層構造の構成および組合せを例示するために、6層板の組合せ方法の例を以下に示す. (1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), POWER (Inner_4), Siganl_4 (Bottom). スキーム1は4層の信号層と2層の内部電力を採用する/グランドレイヤー, は、より多くの信号層, 部品間の配線作業に資する, しかし、この計画の欠陥もより明白です, それは以下の2つの局面に現れます.
1. パワー層および接地層は、遠く離れており、完全に結合していない.
2. The signal layer Siganl_2 (Inner_2) and Siganl_3 (Inner_3) are directly adjacent, そして、信号分離は良くない, そして、クロストークは起こりやすい. (2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Bottom). スキーム2と比較して, 電源層および接地層は完全に結合されている, スキーム1の上にある利点がある, but the Siganl_1 (Top) and Siganl_2 (Inner_1) and Siganl_3 (Inner_4) and Siganl_4 (Bottom) signal layers are directly Adjacent, 信号分離は良くない, 簡単なクロストークの問題は解決されていない. (3) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (Bottom). Scheme 1とScheme 2と比較して, スキーム3は、1つの信号層を縮小し、内部電気層を追加する. 配線に利用可能な層は削減されるが, このスキームはscheme 1とscheme 2の共通欠陥を解決する.
1. パワー層と接地層は緊密に結合している.
2. 各信号層は、内部電気層に直接隣接している, と他の信号層から効果的に分離されます, したがって、クロストークは起こりにくい.
3. Siganl_2 (Inner_2) is adjacent to the two inner electrical layers GND (Inner_1) and POWER (Inner_3), これは、高速信号を送信するために使用することができます. The two inner electrical layers can effectively shield the outside interference to the Siganl_2 (Inner_2) layer and the Siganl_2 (Inner_2) interference to the outside world. すべての局面を考慮に入れる, スキーム3は明らかに化学の一種である. 同時に, スキーム3は、6層基板10の一般的に使用される積層構造である. 上記2つの例の分析を通して, 私は、読者がカスケード構造の特定の理解を持っていると信じています, しかし、場合によっては, ある計画はすべての要件を満たすことができない, 様々な設計原理の優先度を考慮する必要がある. 残念ながら, because the layer design of the circuit board is closely related to the characteristics of the actual circuit, 異なる回路の干渉防止性能および設計フォーカスは異なる, 実際には, これらの原則には参照のための明確な優先順位がありません. But it is certain that design principle 2 (the internal power supply layer and ground layer should be tightly coupled) needs to be satisfied first in the design, そして、高速信号が回路で伝送される必要があるならば, then design principle 3 (the 高速 signal transmission layer in the circuit) should be the signal intermediate layer, and sandwiched between the two inner electrical layers) must be satisfied.

2.3 10-layer board
Typical 10-layer PCB design
The general wiring sequence is TOP--GND---signal layer---power layer---GND---signal layer---power layer---signal layer---GND---BOTTOM. 配線順序自体は必ずしも固定されていない, しかし、それを制限するいくつかの標準と原則があります, the adjacent layers of the top layer and the bottom use GND to ensure the EMC characteristics of the board; for example, 各信号層は、好ましくは、参照GND層面として使用されるシングルボード全体で使用される電源は、銅の全体の部分を敷設する優先順位を与えられます干渉を受けやすいもの, high-speed PCBボード, そして、遷移に沿った内側のレイヤーは好まれる, など.