Secara umum, ada dua aturan utama untuk desain laminasi:
1. Setiap lapisan perutean harus memiliki lapisan referensi yang berdekatan (catu daya atau formasi);
2. Lapisan daya utama yang berdekatan dan tanah harus dijaga pada jarak minimum untuk menyediakan kapasitansi kopling yang besar;
Berikut ini adalah contoh tumpukan dua lapis hingga delapan lapis:
A. Papan PCB satu sisi dan papan PCB dua sisi dilaminasi
Untuk dua lapisan, karena jumlah lapisannya kecil, tidak ada masalah laminasi. Pengendalian radiasi EMI terutama dipertimbangkan dari sisi kabel dan tata letak;
Kompatibilitas elektromagnetik pelat lapis tunggal dan lapis ganda semakin menonjol. Alasan utama fenomena ini adalah area loop sinyal yang terlalu besar, yang tidak hanya menghasilkan radiasi elektromagnetik yang kuat, tetapi juga membuat sirkuit sensitif terhadap interferensi eksternal. Cara paling sederhana untuk meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik suatu saluran adalah dengan mengurangi area loop sinyal kritis.
Sinyal kritis: Dari perspektif kompatibilitas elektromagnetik, sinyal kritis terutama mengacu pada sinyal yang menghasilkan radiasi kuat dan sensitif terhadap dunia luar. Sinyal yang dapat menghasilkan radiasi kuat biasanya berupa sinyal periodik, seperti sinyal jam atau alamat yang rendah. Sinyal sensitif interferensi adalah sinyal dengan level sinyal analog yang rendah.
Pelat lapisan tunggal dan ganda biasanya digunakan dalam desain simulasi frekuensi rendah di bawah 10KHz:
1) Rutekan kabel listrik pada lapisan yang sama secara radial, dan minimalkan jumlah panjang saluran;
2) Saat menghubungkan catu daya dan kabel ground, usahakan agar berdekatan; Letakkan kabel ground di dekat kabel sinyal kunci sedekat mungkin. Dengan demikian, area loop yang lebih kecil terbentuk dan sensitivitas radiasi mode diferensial terhadap interferensi eksternal berkurang. Ketika kabel ground ditambahkan di samping kabel sinyal, sirkuit dengan area terkecil terbentuk, dan arus sinyal harus dialirkan melalui sirkuit ini, alih-alih jalur ground lainnya.
3) Jika papan sirkuitnya dua lapis, kabel ground dapat diletakkan di sisi lain papan sirkuit, dekat dengan garis sinyal di bawahnya, di sepanjang garis sinyal, selebar mungkin. Luas sirkuit yang dihasilkan sama dengan ketebalan papan sirkuit dikalikan dengan panjang garis sinyal.
B.Laminasi empat lapisan
1. Tanda-gnd (PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
Untuk kedua desain laminasi ini, potensi masalahnya terletak pada ketebalan pelat tradisional 1,6 mm (62 mil). Jarak antar lapisan akan menjadi besar, yang tidak hanya mendukung impedansi kontrol, kopling antar lapisan, dan pelindungan; khususnya, jarak antar lapisan catu daya yang besar mengurangi kapasitansi pelat dan tidak mendukung penyaringan derau.
Skema pertama biasanya digunakan jika terdapat banyak chip pada papan. Skema ini dapat menghasilkan kinerja SI yang lebih baik, tetapi kinerja EMI-nya kurang baik, yang terutama dikendalikan oleh kabel dan detail lainnya. Perhatian utama: Formasi ditempatkan pada lapisan sinyal dari lapisan sinyal terpadat, yang kondusif untuk penyerapan dan penekanan radiasi; Tingkatkan luas pelat untuk mencerminkan aturan 20H.
Skema kedua biasanya digunakan ketika kepadatan chip pada papan cukup rendah dan terdapat area yang cukup di sekitar chip untuk menempatkan lapisan tembaga daya yang dibutuhkan. Dalam skema ini, lapisan luar PCB seluruhnya berupa stratum, dan dua lapisan tengahnya merupakan lapisan sinyal/daya. Catu daya pada lapisan sinyal disalurkan dengan jalur yang lebar, yang dapat menurunkan impedansi jalur arus catu daya, dan impedansi jalur mikrostrip sinyal juga rendah, serta dapat melindungi radiasi sinyal internal melalui lapisan luar. Dari sudut pandang kontrol EMI, ini adalah struktur PCB 4 lapis terbaik yang tersedia.
Perhatian utama: dua lapisan sinyal tengah, jarak antar lapisan pencampur daya harus dibuka, arah garis vertikal, hindari crosstalk; area panel kontrol yang sesuai, sesuaikan aturan 20H; Jika impedansi kabel akan dikontrol, letakkan kabel dengan sangat hati-hati di bawah pulau tembaga catu daya dan ground. Selain itu, catu daya atau kabel tembaga harus saling terhubung sebisa mungkin untuk memastikan konektivitas DC dan frekuensi rendah.
C.Laminasi enam lapis pelat
Untuk desain kepadatan chip tinggi dan frekuensi clock tinggi, desain papan 6 lapis perlu dipertimbangkan. Metode laminasi yang direkomendasikan:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
Skema laminasi ini menghasilkan integritas sinyal yang baik. Lapisan sinyal berdekatan dengan lapisan pentanahan, dan lapisan daya dipasangkan dengan lapisan pentanahan. Impedansi setiap lapisan routing dapat dikontrol dengan baik, dan kedua lapisan dapat menyerap garis magnetik dengan baik. Selain itu, skema laminasi dapat menyediakan jalur balik yang lebih baik untuk setiap lapisan sinyal dengan kondisi suplai dan pembentukan daya yang lengkap.
2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;
Skema ini hanya berlaku untuk kasus dengan kepadatan perangkat yang tidak terlalu tinggi. Lapisan ini memiliki semua keunggulan lapisan atas, dan bidang tanah lapisan atas dan bawah relatif lengkap, sehingga dapat digunakan sebagai lapisan pelindung yang lebih baik. Perlu dicatat bahwa lapisan daya sebaiknya berada di dekat lapisan yang bukan bidang komponen utama, karena bidang bawah akan lebih lengkap. Oleh karena itu, kinerja EMI lebih baik daripada skema pertama.
Ringkasan: Untuk skema papan enam lapis, jarak antara lapisan daya dan ground harus diminimalkan untuk mendapatkan daya dan kopling ground yang baik. Namun, meskipun ketebalan pelat 62mil dan jarak antar lapisan dikurangi, masih sulit untuk mengontrol jarak antara sumber daya utama dan lapisan ground yang sangat kecil. Dibandingkan dengan skema pertama dan skema kedua, biaya skema kedua jauh lebih tinggi. Oleh karena itu, kami biasanya memilih opsi pertama saat menyusun. Selama perancangan, ikuti aturan 20H dan aturan mirror layer.
D.Laminasi delapan lapisan
1. Karena kapasitas penyerapan elektromagnetik yang buruk dan impedansi daya yang besar, metode laminasi ini kurang baik. Strukturnya adalah sebagai berikut:
1. Komponen permukaan sinyal 1, lapisan kabel mikrostrip
2. Lapisan perutean mikrostrip internal Sinyal 2, lapisan perutean yang baik (arah X)
3.Tanah
4. Lapisan perutean garis strip Sinyal 3, lapisan perutean yang baik (arah Y)
5. Lapisan perutean kabel Sinyal 4
6.Kekuasaan
7. Lapisan kabel mikrostrip internal Signal 5
8. Lapisan kabel mikrostrip Sinyal 6
2. Ini adalah varian dari mode penumpukan ketiga. Karena penambahan lapisan referensi, ia memiliki kinerja EMI yang lebih baik, dan impedansi karakteristik setiap lapisan sinyal dapat dikontrol dengan baik.
1. Komponen permukaan sinyal 1, lapisan kabel mikrostrip, lapisan kabel yang baik
2. Lapisan tanah, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
3. Lapisan perutean kabel Signal 2. Lapisan perutean kabel yang baik
4. Lapisan daya, dan lapisan berikut merupakan lapisan penyerapan elektromagnetik yang sangat baik 5. Lapisan tanah
6. Lapisan perutean kabel Signal 3. Lapisan perutean kabel yang baik
7.Pembentukan daya, dengan impedansi daya besar
8. Lapisan kabel mikrostrip Signal 4. Lapisan kabel yang baik
3, Mode penumpukan terbaik, karena penggunaan bidang referensi tanah multi-lapisan memiliki kapasitas penyerapan geomagnetik yang sangat baik.
1. Komponen permukaan sinyal 1, lapisan kabel mikrostrip, lapisan kabel yang baik
2. Lapisan tanah, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang baik
3. Lapisan perutean kabel Signal 2. Lapisan perutean kabel yang baik
4. Lapisan daya, dan lapisan berikut merupakan lapisan penyerapan elektromagnetik yang sangat baik 5. Lapisan tanah
6. Lapisan perutean kabel Signal 3. Lapisan perutean kabel yang baik
7. Lapisan tanah, kemampuan penyerapan gelombang elektromagnetik yang lebih baik
8. Lapisan kabel mikrostrip Signal 4. Lapisan kabel yang baik
Pemilihan jumlah lapisan yang akan digunakan dan cara penggunaannya bergantung pada jumlah jaringan sinyal pada papan, kepadatan perangkat, kepadatan PIN, frekuensi sinyal, ukuran papan, dan banyak faktor lainnya. Faktor-faktor ini perlu dipertimbangkan. Semakin banyak jumlah jaringan sinyal, semakin tinggi kepadatan perangkat, dan semakin tinggi kepadatan PIN, semakin tinggi pula frekuensi desain sinyal yang harus diadopsi. Untuk kinerja EMI yang baik, sebaiknya pastikan setiap lapisan sinyal memiliki lapisan referensinya sendiri.
Waktu posting: 26-Jun-2023
