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八层半和十层板PCB EMC系列知识资料下载

2512789 2021-04-04 | pdf | 232.19KB | 次下载 | 3积分

资料介绍

之前跟大家分享过知识，提到了四层板和六层板，今天我们一起看看八层半和十层板。回顾请戳链接：八层板一个八层板可以用来增加两个走线层或通过增加两个平面来提高EMC性能。虽然我们看到了这两种情况的例子，但我想说的是8层板层叠的大多数用于提高EMC性能，而不是增加额外的走线层。八层板比六层板成本增加的百分比小于从四层增加到六层的百分比，因此更容易证明成本增加是为了改善EMC性能。因此，大多数八层板(以及我们将在这里集中讨论的所有板)由四个布线层和四个平面层组成。八层板第一次为我们提供了机会，可以轻松地满足最初提出的五个目标。尽管有许多可能的层叠结构，但我们只讨论通过提供出色的EMC性能证明了的少数几种层叠。如上所述，通常使用8层来提高电路板的EMC性能，而不是增加布线层的数量。无论您决定如何堆叠这些层，都绝对不建议使用包含六个布线层的八层板。如果你需要六个布线层，你应该使用一个十层板。因此，八层板可以看作是具有最佳EMC性能的六层板。具有出色EMC性能的8层板基本层叠结构见图9。这种配置满足第1部分中列出的所有目标。所有的信号层都与平面相邻，并且所有的层紧密耦合在一起。高速信号被埋在平面之间，因此平面提供屏蔽，以减少这些信号的发射。此外，该板使用多个接地平面，从而降低接地阻抗。为了获得最佳的EMC性能和信号完整性，当高频信号换层(例如，从第4层到第5层)时，应该在靠近信号过孔的两个地平面之间添加一个地对地过孔，以便为电流提供一个就近的返回路径。图9中的层叠可以通过对2-3层和6-7层采用某种形式的PCB埋容技术(如Zycon埋容)进一步改进。这种方法在高频去耦方面提供了显著的改进，并允许使用更少的离散去耦电容图10显示了另一个优秀的配置，也是我最喜欢的配置之一。这种结构类似于图7，但包括两个外层地面。通过这种安排，所有布线层都被埋在平面之间，因此被屏蔽。 H1表示信号1的水平走线层，V1表示信号1的垂直走线层。H2和V2对于信号2表示相同的，虽然不常用，但这种配置也满足前面提出的所有五个目标，并且具有走线相邻于同一平面的正交信号的额外优势。这种配置的典型层间距可能是.010"/0.005"/0.005"/0.20"/0.005"/0.005"/0.010"。八层板的另一种可能性是通过将平面移动到图11所示的中心来修改图10。这样做的好处是有一个紧密耦合的电源接地平面对，而不能屏蔽迹线。这基本上是图7的8层版本。它具有图7所列的所有优点，再加上中心的一个紧密耦合的电源接地平面对。这种配置的典型层间距可能0.006"/0.006"/0.015"/0.006"/0.015"/0.006"/0.006"/0.006"。这种配置满足目标1和2、3和5，但不满足目标4。这是一种性能优良的配置，具有良好的信号交互性，由于电源/地平面是紧密耦合的，因此常常比图10中的层叠更可取。图11中的层叠可以通过对4-5层采用某种形式的PCB埋容技术(如Zycon埋容)进一步改进。使用8层以上的电路板几乎没有EMC优势。通常，只有在信号迹线布线需要额外的层时，才会使用多于8层的层叠。如果需要6个走线层，则应使用10层板。十层板当需要6个布线层时，应该使用10层板。因此，十层板通常有六个信号层和四个平面，不建议在10层板上有6个以上的信号层。十层也是在0.062英寸厚的板上通常可以方便地制造的最大层数，偶尔你会看到一块0.062英寸厚的12层板，但能生产它的制造商数量有限。高层数板(10 )需要薄的介质(通常0.006”或低于0.062”厚板)，因此它们之间自动紧密耦合。当正确地设置层叠和布线，他们可以满足我们的所有目标，并将有出色的EMC性能和信号完整性。图12中显示了一个非常常见且近乎理想的十层板层叠。这种叠层之所以具有如此好的性能，是因为信号与回流面的紧密耦合、高速信号层的屏蔽、多个地平面的存在以及板中心的电源/地平面对的紧密耦合。高速信号通常布在平面之间的信号层上(本例中为3-4层和7-8层)。在这种配置中，对正交走线信号进行配对的常用方法是层1和层10(只走低频信号)，以及层3和层4和层7和层8(都走高速信号)。通过这种方式对信号进行配对，第2层和第9层上的平面为内层上的高频信号布线提供屏蔽。此外，第3层和第4层的信号通过中心电源/地平面对与第7层和第8层的信号隔离。例如，高速时钟可能在其中一对上布线，高速地址和数据总线可能在另一对上布线。这样一来，总线就受到了保护，不受干扰平面发出的时钟噪音污染。这种层叠满足所有5个原始目标。在图12所示的十层板上布线正交信号的另一种可能性是将层1和层3、层4和层7、层8和层10配对。在层1和3、层8和层10的情况下，该方法的优点是参考同一平面布正交信号。当然，缺点是如果第1层和/或第10层上有高频信号，PCB平面就没有提供固有的屏蔽。因此，这些信号层应该非常靠近它们相邻的平面(这在十层板的情况下是自然发生的)。上面讨论的每一种布线配置都有一些优点和一些缺点，如果仔细设计，任何一种都可以提供良好的EMC和信号完整性性能。图12中的层叠可以通过对第5层和第6层采用某种形式的嵌入式PCB电容技术(如Zycon埋容)进一步改进，从而提高高频电源/地平面去耦。图13显示了十层板的另一种可能的层叠。这种配置放弃了紧密间隔的电源/地平面对，作为回报，它提供三个信号布线层对的屏蔽，该屏蔽由板外层的接地平面实现，并且这些布线层对由内部电源和接地平面相互隔离。在这种结构中，所有的信号层都被屏蔽并彼此隔离。如果只有很少的低速信号可以放在外部信号层上(如图12所示)，并且大多数信号都是高速的，那么图13的叠加是非常可取的，因为它提供了三对屏蔽的信号布线层。这种层叠的一个问题是，在高密度PCB板上，器件安装焊盘和过孔会严重地破坏外部地平面。这个问题必须得到解决，并且要外部层要仔细布线。这种配置满足目标1、2、4和5，但不满足目标3。第三种可能性如图14所示。这种叠加允许相邻于同一平面的正交信号的布线，但在此过程中也必须放弃紧密间隔的电源/地平面。这种配置类似于图10所示的八层板，外加两个外低频路由层。图14中的配置满足目标1、2、4和5，但不满足目标3。然而，它还有一个额外的优点，即正交布线信号总是参考同一平面。