一.概述
多層印制板為了有更好的電磁兼容性設(shè)計(jì)。使得印制板在正常工作時(shí)能滿足電磁兼容和敏感度標(biāo)準(zhǔn)。正確的堆疊有助于屏蔽和抑制EMI。
二.多層印制板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
多層印制板的電磁兼容分析可以基于克?;舴蚨珊头ɡ?u>電磁感應(yīng)定律。
根據(jù)以上兩個(gè)定律,我們得出在多層印制板分層及堆疊中應(yīng)遵徇以下基本原則:
?、?電源平面應(yīng)盡量靠近接地平面,并應(yīng)在接地平面之下。
?、?布線層應(yīng)安排與映象平面層相鄰。
?、?電源與地層阻抗。其中電源阻抗Z0= 其中D為電源平面同地平面之間的間距。W為平面之間的面積。
④ 在中間層形成帶狀線,表面形成微帶線。兩者特性不同。
?、?重要信號(hào)線應(yīng)緊臨地層。
三.?PCB板的堆疊與分層
?、?二層板。此板僅能用于低速設(shè)計(jì)。EMC比較差。
?、?四層板。由以下幾種疊層順序。下面分別把各種不同的疊層優(yōu)劣作說(shuō)明。
注:S1 信號(hào)布線一層,S2 信號(hào)布線二層;GND 地層 POWER 電源層
A種情況,應(yīng)當(dāng)是四層板中的一種情況。因?yàn)橥鈱邮堑貙樱瑢?duì)EMI有屏蔽作用,同時(shí)電源層同地層也可靠得很近,使得電源內(nèi)阻較小,取得郊果。但種情況不能用于當(dāng)本板密度比較大的情況。因?yàn)檫@樣一來(lái),就不能保證層地的完整性,這樣第二層信號(hào)會(huì)變得更差。另外,此種結(jié)構(gòu)也不能用于全板功耗比較大的情況。
B種情況,是我們平時(shí)常用的一種方式。從板的結(jié)構(gòu)上,也不適用于高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)。因?yàn)樵谶@種結(jié)構(gòu)中,不易保持低電源阻抗。以一個(gè)板2毫米為例:要求Z0=50ohm. 以線寬為8mil.銅箔厚為35цm。這樣信號(hào)一層與地層中間是0.14mm。而地層與電源層為1.58mm。
這樣就大大的增加了電源的內(nèi)阻。在此種結(jié)構(gòu)中,由于輻射是向空間的,需加屏蔽板,才能減少EMI。 C種情況,S1層上信號(hào)線質(zhì)量。S2次之。對(duì)EMI有屏蔽作用。但電源阻抗較大。此板能用于全板功耗大而該板是干擾源或者說(shuō)緊臨著干擾源的情況下。
③ 六層板
A種情況,是常見的方式之一,S1是比較好的布線層。S2次之。但電源平面阻抗較差。布線時(shí)應(yīng)注意S2對(duì)S3層的影響。
B種情況,S2層為好的布線層,S3層次之。電源平面阻抗較好。
C種情況,這種情況是六層板中的情況,S1,S2,S3都是好的布線層。電源平面阻抗較好。美中不足的是布線層同前兩種情況少了一層。
D種情況,在六層板中,性能雖優(yōu)于前三種,但布線層少于前兩種。此種情況多在背板中使用。 ④ 八層板
八層板,如果要有6個(gè)信號(hào)層,以A種情況為。但此種排列不宜用于高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)。如果是5個(gè)信號(hào)層,以C種情況為。在這種情況中,S1,S2,S3都是比較好的布線層。同時(shí)電源平面阻抗也比較低。如果是4個(gè)信號(hào)層,以表三中B種情況為。每個(gè)信號(hào)層都是良好布線層。在這幾種情況中,相鄰信號(hào)層應(yīng)布線。 ⑤ 十層板
十層板如果有6個(gè)信號(hào)層,有A,B,C三種疊層順序。A種情況為,C種次之,B種情況差。其它沒(méi)有列出的情況,比這幾種情況更差。
在A種情況中,S1,S6是比較好的布線層。S2,S3,S5次之。這中間要特別指出的是,A同C,A種情況之所以好于C種情況,主要原因是因?yàn)樵贑種情況中,GND層同POWER層的距離是由S5同GND層距離決定的。
這樣就不一定能保證GND層同POWER層的電源平面阻抗。D種情況應(yīng)當(dāng)說(shuō)是十層板中綜合性能的疊層順序。每個(gè)信號(hào)層都是優(yōu)良的布線層。E、F多用于背板。其中F種情況對(duì)EMC的屏蔽作用要好于E。
不足之處是在于兩信號(hào)層相接,在布線上要注意。 總之,PCB的分層及疊層是一個(gè)比較復(fù)雜的事情。有多方面的因素要考慮。但我們應(yīng)當(dāng)記住我們要完成的功能,需要那些關(guān)鍵因素。這樣才能找到一個(gè)符合我們要求的印制板分層及疊層順序。