PCB Блог - Роль упаковки панелей печатных плат в контроле электромагнитных помех

Эта статья начинается с основной печатных плат компоновка и обсуждение роли упаковки PCB в управлении пуском EMI.

шина питания

разумное размещение конденсатора соответствующей емкости вблизи опоры электропитания IC позволяет IC быстро менять выходное напряжение. Однако на этом вопрос не исчерпан. так как конденсаторы имеют ограниченную Частотную реакцию, это не позволяет им вырабатывать необходимую гармоническую мощность и таким образом очищает IC на выходе во всей полосе частот. Кроме того, нестационарное напряжение, создаваемое на шине питания, будет оказывать давление на индуктивность пути развязки, что является основным источником помех EMI в симмоде. как нам решить эти проблемы? на наших схемах есть IC, где уровень электропитания вокруг IC можно рассматривать как хороший высокочастотный конденсатор, который может собрать энергию рассеянного конденсатора, чтобы обеспечить высокочастотный выход. Кроме того, индуктивность в хорошем слое питания должна быть меньше, поэтому переходные сигналы синтеза индуктивности также меньше, что снижает общую модель EMI. Конечно, подключение от слоя питания к элементу питания IC должно быть как можно короче, так как цифровой сигнал поднимается все быстрее, и он непосредственно связан с зажимом электропитания IC, который будет обсуждаться отдельно.

для управления симболизмом EMI уровень питания должен быть спроектирован на разумную поверхность питания, чтобы облегчить развязку и иметь достаточно низкий уровень индуктивности. Кто - нибудь может спросить, насколько это хорошо? ответ на этот вопрос зависит от иерархии, многослойного материала и частоты работы источника энергии (т.е. от функции IC в период подъема). как правило, интервал между силовыми слоями составляет 6 мил, промежуточный слой - материал FR4, мощность - эквивалентная емкость на квадратный дюйм - около 75 pf. Очевидно, чем меньше расстояние между слоями, тем больше емкость. не так много приборов со временем подъема от 100 до 300ps, но при нынешних темпах развития интегральных схем на них будет приходиться значительная доля приборов в диапазоне от 100 до 300ps. для цепи со временем подъема от 100 до 300ps расстояние между 3mil слоями больше не будет применяться к большинству приложений. В то время необходимо было использовать технологии стратификации с интервалом менее 1 мил и заменить материал FR4 очень высоким диэлектрическим константом. Теперь керамика и керамика могут удовлетворить требования конструкции схемы во время подъема от 100 до 300ps. Несмотря на то, что в будущем могут быть использованы новые материалы и методы, для обычных сегодня 1 - 3 НС цепи времени подъема, расстояние 3 - 6 mil слоя и диэлектрика FR4, как правило, достаточно для обработки высших гармоник и поддержания переходных процессов на достаточно низком уровне, т.е. В данном документе приведен пример конструкции слоистой упаковки PCB, которая предполагает, что интервал между слоями составляет от 3 до 6 мил.

электромагнитная защита

с точки зрения маршрутизации сигналов, хорошая стратификационная стратегия должна состоять в том, чтобы поместить все сигналы слежения на один или несколько этажей вблизи источника питания или от пласта. для источника энергии хорошая стратификационная стратегия должна быть смещена между слоем питания и поверхностью земли, а расстояние между слоем питания и наземным слоем должно быть как можно меньше. это то, что мы называем "стратификацией".

сборка PCB

Какие методы упаковки помогают блокировать Эми? В нижеприведенной иерархической схеме укладки устанавливается, что ток питания течет на одном слое и что одно или несколько напряжений распределены в разных частях одного слоя. Ситуация с несколькими силовыми плоскостями будет обсуждаться сзади.

4 - слоистая пластина

4 дизайн слоистой пластины имеет несколько потенциальных проблем. Во - первых, для традиционного четырехслойного слоя толщиной 62 мм, даже если сигнальный слой находится в наружном слое, слой питания и соединительный пласт внутри слоя, расстояние между слоем питания и коллектором остается слишком большим. В случае необходимости рассмотреть два альтернативных варианта традиционного четырехслойного покрытия: Оба решения могут повысить эффективность EMI - подавления, но только тогда, когда плотность элементов на платы достаточно низка и вокруг нее достаточно много площадей (где необходимо установить медный слой питания). наружная часть PCB состоит из сплошных пластов, а промежуточные два слоя - из сигнальных / силовых слоев. источник на сигнальном слое использует широкополосную проводку, что приводит к низкому путевому сопротивлению электрического тока, а также низкому сопротивлению контура сигнала. с точки зрения управления EMI, это существующая 4 - ярусная структура печатных плат. Во втором варианте внешний слой получает питание и заземление, а промежуточный - сигнал на двух уровнях. по сравнению с традиционными четырехслойными слоями эта программа была усовершенствована в меньшей степени, чем традиционное четырехслойное сопротивление. Если след хочет контролировать сопротивление проводов, то Вышеприведенная схема укладки должна быть очень осторожно проложена под силовыми установками и заземленным медным островом. Кроме того, меди должны быть как можно более тесно связаны между собой, чтобы обеспечить постоянное и низкочастотное соединение.

пластина

Если плотность элементов на четырех слоях относительно высока, то используется шесть слоёв. Однако некоторые из пакетов в конструкции 6 слоёв не достаточны для защиты электромагнитного поля и не оказывают существенного влияния на переходные сигналы снижения материнской линии электропитания. Ниже рассматриваются два примера. В первом примере питание и заземление расположены соответственно на втором и пятом этажах. из - за высокого импеданса медного покрытия питания трудно контролировать симбиотическую эмиссию. Однако с точки зрения контроля сигнального импеданса такой подход является весьма правильным. Второй пример размещает питание и заземление соответственно на 3 - м и 4 - м этажах. Проект решает проблему сопротивления медного покрытия питания. из - за плохих характеристик электромагнитных экранов на первом и шестом этажах, дифференциальные модули EMI будут увеличиваться. если две внешние линии сигнала меньше и длина линии следа меньше (менее 1 / 20 гармоник сигнала), то эта конструкция может решить проблему дифференциальных мод EMI. путем наполнения поверхности меди не входящими в состав компонентов и не имеющими следов участками и заземления медных участков (с интервалом в 1 / 20 длины волны), эффект подавления дифференциальных мод EMI особенно эффективен. Как отмечалось выше, медная зона должна быть соединена с внутренними пластами в нескольких точках. как правило, при проектировании 6 слоёв высокой производительности первый и шестой этажи располагаются на полу, а третий и четвертый этажи - на слоях питания и на полу. поскольку между силовыми установками и приемными пластами есть два центральных слоя двухполосной сигнализации, EMI эффект торможения очень эффективен. недостатком этого проектирования является лишь два слоя следов. Как отмечалось выше, если внешняя линия является относительно короткой и медь помещается в зону, свободную от следов, то обычная шестислойная пластина может быть равносильна укладке. другой вид 6 - этажной схемы компоновки является сигналом, заземлением, сигналом, питанием, заземлением, сигналом, что обеспечивает необходимую среду для проектирования целостности сигнала. сигнальный слой граничит с поверхностью горизонта, источник питания и поверхность горизонта образуют пары. Очевидно, недостатком является несбалансированность напластования. это обычно создает проблемы для обрабатывающей промышленности. решить эту проблему можно, заполнив все пробелы на третьем этаже медью. Если плотность меди третьего слоя приближается к слою электропитания или к пласту после наполнения меди, то эта пластина может свободно засчитываться в схему структурного равновесия. область заполнения медью должна быть подключена к питанию или заземлена. расстояние между отверстиями по - прежнему составляет 1 / 20 длины волны, не обязательно везде, но в идеале должны быть соединены.

10 - слоистая плита

Поскольку изоляция между многослойными слоями очень тонкая, сопротивление между слоями 10 или 12 слоев очень низкое, и можно ожидать хорошей целостности сигнала, если нет проблем со стратификацией и укладкой. изготовление 12 - слоистых пластин толщиной 62 мм еще более затруднено, и лишь немногие производители способны обработать 12 листов. поскольку между слоем сигнала и кольцом всегда есть изолирующая оболочка, решение о распределении промежуточных 6 слоёв при проектировании 10 слоёв не является таким. Кроме того, сигнальный слой должен быть смещен с кольцевым слоем, т.е. планшетом цепи является сигнал, заземление, сигнал, сигнал, источник питания, заземление, сигнал, заземление, сигнал. Проект обеспечивает хороший канал для сигнального тока и тока в цепи. правильная стратегия монтажа проводов состоит в том, чтобы установить первый этаж по направлению X, третий этаж по направлению Y, четвертый этаж по направлению X и так далее. Наглядным примером этих следов является первый и третий этажи, состоящие из нескольких слоев, четвертый и седьмой - из нескольких, а восьмой и десятый - из последних. когда необходимо изменить направление дорожки записи, линия сигнала на первом этаже должна быть "сквозной отверстие" на третьем этаже, а затем изменить направление. на практике это, возможно, не всегда возможно, но в качестве дизайна концепция пытается сохранить его. Аналогичным образом, при изменении направления прохождения сигнала через отверстие на 8 - м и 10 - м или 4 - м этажах до 7 - го этажа. этот маршрут обеспечивает тесную связь между линией сигнала и линией возврата. например, если маршрут сигнала направляется на первый этаж, а маршрут кольцевой трассы - на второй и только на второй этаж, то даже если сигнал на первом этаже достигается через "сквозное отверстие" на третий этаж, кольцевая дорога по - прежнему находится на втором этаже, сохраняя тем самым низкие индуктивность, высокую емкость и хорошую электромагнитную защиту. А что если фактическая проводка не такая? например, сигнальные линии на первом этаже достигают десятого этажа через отверстие пропускания. при этом сигнал контура должен быть найден на девятом этаже, а ток контура должен быть найден через отверстие для ближайшего заземления (например, зажим заземления для таких элементов, как резистор или конденсатор). если у вас есть такой канал поблизости, вам повезло. если бы не было столь плотного сквозного отверстия, индуктивность увеличилась бы, емкость уменьшилась бы, EMI определенно повысилась бы. при прохождении сигнальной линии через отверстие для отхода нынешней пары проводов в другой монтажный слой, заземление через отверстие должно быть установлено вблизи проходного отверстия, чтобы сигнал кольцевой дороги мог успешно вернуться в соответствующий пласт. 5 - й или 6 - й этажи), поскольку между слоем питания и поверхностным слоем существует хорошая емкостная связь и сигнал легко передается.

многоуровневое проектирование

Если два уровня питания одного и того же источника напряжения требуют выходной большой ток, то плата должна быть расположена в двух звеньях плана питания и в соединительных пластах. в этом случае изолирующая оболочка устанавливается между каждой пары источников питания и коллектора. Таким образом, у нас есть две пары сопротивлений, которые имеют одинаковый источник питания, и мы надеемся, что распределение тока будет равномерным. Если сложение мощности на плоскости приводит к неодинаковым сопротивлениям, шунт будет неравномерным, переходное напряжение будет больше, EMI будет значительно увеличено. если на платы есть несколько напряжений питания с различными значениями, то требуется несколько уровней питания, помните, что для различных источников питания создать свои собственные пары источников питания и пласты соприкосновения. В обоих случаях при определении местоположения платы, которая соответствует питанию и полу, помните требования изготовителя к сбалансированной конструкции.

Резюме

принимая во внимание, что большинство инженеров проектировали платы в качестве традиционных печатных плат толщиной 62 мм и не имеют слепой отверстия или врезного отверстия, обсуждение о слое и укладке платы ограничено этим. плита с большой разницей толщины, Рекомендуемая иерархическая схема может оказаться не идеальной. Кроме того, схема с слепой или закопаной отверстиями, метод расслоения в настоящем документе не применяется. толщина, Via процесс, количество листов в конструкции платы, не ключ к решению проблемы. Великолепная послойная укладка обеспечивает власть busбар so that этот переходное напряжение на силовой плоскости или земляной плоскости не влияет. Ключ к экранированию электромагнитных полей сигналов и питания. идеальный, должен быть изолирующий изолирующий слой между слоем сигнальной дорожки и его обратным слоем земли, а расстояние между парными слоями (или более одной пары) должно быть как можно меньше. на основе этих основополагающих концепций и принципов,the печатных плат способный всегда удовлетворять требованиям проектирования. В настоящее время IC повышается меньше, а в будущем будет меньше, обсуждаемые в данной статье технологии очень важны для решения проблемы защиты EMI.