האם אתה מבין את שני הכללים של עיצוב למינציה של PCB?

באופן כללי, ישנם שני כללים עיקריים לעיצוב למינציה:

1. לכל שכבת ניתוב חייבת להיות שכבת ייחוס סמוכה (ספק כוח או מבנה);

2. יש לשמור על מרחק מינימלי בין שכבת ההספק העיקרית הסמוכה לקרקע כדי לספק קיבול צימוד גדול;

להלן דוגמה לערימה בת שתי שכבות עד שמונה שכבות:
לוח PCB חד-צדדי ולוח PCB דו-צדדי למינציה
עבור שתי שכבות, מכיוון שמספר השכבות קטן, אין בעיית למינציה. בקרת קרינת EMI נלקחת בחשבון בעיקר מהחיווט והפריסה;

התאימות האלקטרומגנטית של לוחות חד-שכבתיים וכפולים הופכת בולטת יותר ויותר. הסיבה העיקרית לתופעה זו היא ששטח לולאת האות גדול מדי, מה שלא רק מייצר קרינה אלקטרומגנטית חזקה, אלא גם הופך את המעגל לרגיש להפרעות חיצוניות. הדרך הפשוטה ביותר לשפר את התאימות האלקטרומגנטית של קו היא להפחית את שטח הלולאה של אות קריטי.

אות קריטי: מנקודת מבט של תאימות אלקטרומגנטית, אות קריטי מתייחס בעיקר לאות שמייצר קרינה חזקה ורגיש לעולם החיצון. האותות שיכולים לייצר קרינה חזקה הם בדרך כלל אותות מחזוריים, כגון אותות נמוכים של שעונים או כתובות. אותות רגישים להפרעות הם אלו עם רמות נמוכות של אותות אנלוגיים.

לוחות שכבה אחת וכפולה משמשים בדרך כלל בתכנוני סימולציה בתדר נמוך מתחת ל-10 קילו-הרץ:

1) יש לנתב את כבלי החשמל על אותה שכבה בצורה רדיאלית, ולמזער את סכום אורכי הקווים;

2) בעת הליכה על חוט ספק הכוח וחוט ההארקה, יש להניח אותו קרוב זה לזה; יש להניח חוט הארקה ליד חוט אות המפתח קרוב ככל האפשר. כך נוצר שטח לולאה קטן יותר ורגישות הקרינה המודרנית להפרעות חיצוניות מופחתת. כאשר מוסיפים חוט הארקה ליד חוט האות, נוצר מעגל בעל השטח הקטן ביותר, וזרם האות חייב להיות מנותב דרך מעגל זה ולא דרך נתיב הארקה אחר.

3) אם מדובר במעגל דו-שכבתי, ניתן למקם אותו בצד השני של המעגל, קרוב לקו האות, מתחת, לאורך בד קו האות חוט הארקה, קו רחב ככל האפשר. שטח המעגל המתקבל שווה לעובי המעגל כפול אורך קו האות.

ב. למינציה של ארבע שכבות

1. חיבור Sig-GND (PWR)-PWR (GND)-SIG;

2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;

עבור שני עיצובי הלמינציה הללו, הבעיה הפוטנציאלית היא בעובי הפלטה המסורתי של 1.6 מ"מ (62 מיל). מרווח השכבות יגדל, מה שלא רק תורם לעכבת הבקרה, צימוד הבין-שכבתי ומיגון; בפרט, המרווח הגדול בין שכבות ספק הכוח מפחית את קיבול הפלטה ואינו תורם לסינון רעשים.

עבור הסכימה הראשונה, היא משמשת בדרך כלל במקרה של מספר גדול של שבבים על הלוח. סכימה זו יכולה להשיג ביצועי SI טובים יותר, אך ביצועי EMI אינם טובים כל כך, אשר נשלטים בעיקר על ידי חיווט ופרטים אחרים. תשומת לב עיקרית: התצורה ממוקמת בשכבת האות של שכבת האות הצפופה ביותר, מה שתורם לספיגה ודיכוי קרינה; הגדלת שטח הלוח כדי לשקף את כלל 20H.

עבור הסכימה השנייה, היא משמשת בדרך כלל כאשר צפיפות השבב על הלוח נמוכה מספיק ויש שטח מספיק סביב השבב כדי להניח את ציפוי הנחושת הנדרש להספק. בסכימה זו, השכבה החיצונית של המעגל המודפס (PCB) היא כולה שכבה, ושתי השכבות האמצעיות הן שכבת אות/הספק. ספק הכוח בשכבת האות מנותב בקו רחב, מה שיכול להפוך את עכבת הנתיב של זרם ספק הכוח לנמוכה, וגם העכבה של נתיב המיקרוסטריפ של האות נמוכה, ויכולה גם להגן על קרינת האות הפנימית דרך השכבה החיצונית. מנקודת מבט של בקרת EMI, זהו מבנה המעגל המודפס בעל 4 השכבות הטוב ביותר שקיים.

תשומת לב עיקרית: יש לפתוח את שתי השכבות האמצעיות של האות, את המרווח בין שכבות ערבוב ההספק, ולוודא שכיוון הקו אנכי, יש להימנע מערבוב; יש להתאים את שטח לוח הבקרה, בהתאם לכללי 20H; אם רוצים לשלוט בעכבת החוטים, יש להניח את החוטים בזהירות רבה מתחת לאיי הנחושת של ספק הכוח וההארקה. בנוסף, יש לחבר את ספק הכוח או הנחת הנחושת ככל האפשר כדי להבטיח קישוריות ישרה ותדר נמוך.

ג. למינציה של שש שכבות של לוחות

עבור תכנון של צפיפות שבבים גבוהה ותדר שעון גבוה, יש לשקול תכנון של לוח בעל 6 שכבות. שיטת הלמינציה מומלצת:

1. SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;

עבור סכימה זו, סכמת הלמינציה משיגה שלמות אות טובה, כאשר שכבת האות סמוכה לשכבת ההארקה, שכבת ההספק משויכת לשכבת ההארקה, העכבה של כל שכבת ניתוב ניתנת לשליטה טובה, ושתי השכבות יכולות לספוג קווים מגנטיים היטב. בנוסף, היא יכולה לספק נתיב חזרה טוב יותר לכל שכבת אות בתנאי אספקת חשמל מלאה ויצירת חשמל.

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;

עבור סכימה זו, סכימה זו חלה רק על מקרה בו צפיפות המכשיר אינה גבוהה במיוחד. לשכבה זו יש את כל היתרונות של השכבה העליונה, ומישור ההארקה של השכבה העליונה והתחתונה הוא יחסית שלם, מה שיכול לשמש כשכבת מיגון טובה יותר. חשוב לציין ששכבת ההספק צריכה להיות קרובה לשכבה שאינה מישור הרכיב הראשי, מכיוון שהמישור התחתון יהיה שלם יותר. לכן, ביצועי ה-EMI טובים יותר מהסכימה הראשונה.

סיכום: עבור סכימה של לוח בעל שש שכבות, יש למזער את המרווח בין שכבת החשמל לשכבת הארקה כדי להשיג צימוד חשמל ואדמה טוב. עם זאת, למרות שעובי הלוח של 62 מיל והמרווח בין השכבות מצטמצמים, עדיין קשה לשלוט על המרווח בין מקור החשמל הראשי לשכבת הארקה כך שיהיה קטן מאוד. בהשוואה לסכימה הראשונה והשנייה, עלות הסכימה השנייה עולה משמעותית. לכן, בדרך כלל אנו בוחרים באפשרות הראשונה בעת ביצוע הערימה. במהלך התכנון, יש לפעול לפי כללי 20H וכללי שכבת המראה.

ד. למינציה של שמונה שכבות

1, בשל קיבולת ספיגה אלקטרומגנטית ירודה ועכבת הספק גדולה, זו אינה דרך טובה של למינציה. המבנה שלה הוא כדלקמן:

1. משטח רכיב 1 של אות, שכבת חיווט מיקרוסטריפ

2. שכבת ניתוב מיקרוסטריפ פנימית של אות 2, שכבת ניתוב טובה (כיוון X)

3. קרקע

4. שכבת ניתוב קו 3 רצועות איתות, שכבת ניתוב טובה (כיוון Y)

5. שכבת ניתוב כבלים אות 4

6. כוח

7. שכבת חיווט מיקרוסטריפ פנימית של אות 5

8. שכבת חיווט מיקרוסטריפ של אות 6

2. זוהי גרסה של מצב הערימה השלישי. הודות להוספת שכבת ייחוס, יש לו ביצועי EMI טובים יותר, וניתן לשלוט היטב בעכבה האופיינית של כל שכבת אות.

1. משטח רכיב 1 של אות, שכבת חיווט מיקרוסטריפ, שכבת חיווט טובה
2. שכבת קרקע, יכולת ספיגת גלים אלקטרומגנטיים טובה
3. שכבת ניתוב כבלים אות 2. שכבת ניתוב כבלים טובה
4. שכבת הספק, והשכבות הבאות מהוות ספיגה אלקטרומגנטית מצוינת. 5. שכבת קרקע
6. שכבת ניתוב כבלים אות 3. שכבת ניתוב כבלים טובה
7. היווצרות כוח, עם עכבת כוח גדולה
8. שכבת כבל מיקרוסטריפ של Signal 4. שכבת כבלים טובה

3, מצב הערימה הטוב ביותר, מכיוון שהשימוש במישור ייחוס קרקעי רב-שכבתי בעל יכולת ספיגה גיאומגנטית טובה מאוד.

1. משטח רכיב 1 של אות, שכבת חיווט מיקרוסטריפ, שכבת חיווט טובה
2. שכבת קרקע, יכולת ספיגת גלים אלקטרומגנטיים טובה
3. שכבת ניתוב כבלים אות 2. שכבת ניתוב כבלים טובה
4. שכבת הספק, והשכבות הבאות מהוות ספיגה אלקטרומגנטית מצוינת. 5. שכבת קרקע
6. שכבת ניתוב כבלים אות 3. שכבת ניתוב כבלים טובה
7. שכבת קרקע, יכולת ספיגת גלים אלקטרומגנטיים טובה יותר
8. שכבת כבל מיקרוסטריפ של Signal 4. שכבת כבלים טובה

בחירת מספר השכבות לשימוש וכיצד להשתמש בשכבות תלויה במספר רשתות האותות על הלוח, צפיפות ההתקן, צפיפות ה-PIN, תדר האות, גודל הלוח וגורמים רבים אחרים. עלינו לקחת בחשבון גורמים אלה. ככל שמספר רשתות האותות גדול יותר, כך צפיפות ההתקן גבוהה יותר, צפיפות ה-PIN גבוהה יותר, כך יש לאמץ ככל האפשר את תדר האות. לקבלת ביצועי EMI טובים, עדיף לוודא שלכל שכבת אות יש שכבת ייחוס משלה.