Apilamiento de PCB de 8 capas

La estructura laminada de PCB de 8 capas generalmente incluye capa de señal, capa de potencia y capa de tierra, la disposición específica y los principios de diseño son los siguientes

Capa de señal: Por lo general, incluye la capa superior (TOP), la capa inferior (Bottom) y la capa de señal en el medio (por ejemplo, Signal2, Signal3, etc.). La capa de señal se utiliza principalmente para cablear y transmitir señales eléctricas.

Capa de alimentación: Por lo general, incluye una o más capas de potencia (por ejemplo, Power1, Power2, etc.), que se utilizan para proporcionar una fuente de alimentación estable. La capa de la fuente de alimentación es adyacente a la capa de tierra para realizar mejor el acoplamiento entre la fuente de alimentación y la tierra, y para reducir la impedancia entre el plano de potencia y el plano de tierra.

Capa de tierra: incluye una o más capas de tierra (por ejemplo, Tierra1, Tierra2, etc.), que se utilizan principalmente para proporcionar un plano de referencia de tierra estable y reducir la interferencia electromagnética. El plano de tierra es adyacente al plano de potencia para proporcionar una mejor integridad de la señal.

Principios de diseño y Acuerdos Comunes

La capa adyacente al chip principal es el plano de tierra: proporciona un plano de referencia estable para el chip principal y reduce las interferencias.
Todas las capas de señal están adyacentes al plano de tierra tanto como sea posible: proporciona una mejor integridad de la señal.
Evite en la medida de lo posible dos capas de señal directamente adyacentes entre sí: reduzca las interferencias de la señal.
La fuente de alimentación principal está adyacente a su plano de tierra correspondiente tanto como sea posible: para reducir la impedancia entre el plano de potencia y el plano de tierra.
Diseño de estructura simétrica: el espesor y el tipo de capa dieléctrica, el espesor de la lámina de cobre y el tipo de distribución gráfica deben ser simétricos para minimizar el impacto de la asimetría.

Ejemplos comunes de diseño y uso de herramientas

Diseño de capa apilada común: como TOP-Gnd-Signal-Power-Gnd-Signal-Gnd-Bottom, etc. Este diseño puede proporcionar una mejor integridad de la señal y compatibilidad electromagnética.
Uso de la herramienta Huaqiu DFM: esta herramienta ayuda a calcular la impedancia, seleccionar el ancho y el espaciado de línea adecuados y garantizar la precisión del diseño.

Análisis de diseño de apilamiento de PCB de 8 capas

Opción 1: Diseño de seis capas de señal (no recomendado)

Características de la estructura:

1. Capa superior: Señal 1 (Lado del componente/capa de enrutamiento Microstrip)
2. Capa interior: Señal 2 (microstrip de dirección X, capa de enrutamiento premium)
3. Capa interior: Tierra (Plano de tierra)
4. Capa interior: Señal 3 (línea de banda en dirección Y, capa de enrutamiento premium)
5. Capa interior: Señal 4 (capa de enrutamiento de línea de banda)
6. Capa interior: Potencia (Plano de potencia)
7. Capa interior: Señal 5 (capa de enrutamiento Microstrip)
8. Capa inferior: Señal 6 (capa de enrutamiento Microstrip)

Análisis de inconvenientes:

• Mala absorción electromagnética
• Impedancia de alta potencia
• Rutas de retorno de señal incompletas
• Rendimiento EMI inferior

Opción 2: Diseño de cuatro capas de señal (recomendado)

Características mejoradas:

1. Capa superior: Señal 1 (Lado del componente/Microstrip, capa de enrutamiento premium)
2. Capa interior: Tierra (plano de tierra de baja impedancia, excelente absorción EM)
3. Capa interior: Señal 2 (Stripline, capa de enrutamiento premium)
4. Capa interior: Potencia (acoplamiento capacitivo formador de plano de potencia con tierra adyacente)
5. Capa interior: Tierra (Plano de tierra)
6. Capa interior: Señal 3 (Stripline, capa de enrutamiento premium)
7. Capa interior: Potencia (Plano de potencia)
8. Capa inferior: Señal 4 (Microstrip, capa de enrutamiento premium)

Ventajas:
? Plano de referencia dedicado para cada capa de señal
? Control preciso de la impedancia (±10%)
? Reducción de la diafonía (enrutamiento ortogonal entre capas adyacentes)
? Mejora del 40% en la integridad de la energía

Opción 3: Diseño óptimo de cuatro capas de señal (muy recomendable)

Estructura de la Regla de Oro:

1. Capa superior: Señal 1 (Lado del componente/Microstrip)
2. Capa interior: Tierra (plano de tierra sólida)
3. Capa interior: Señal 2 (Stripline)
4. Capa interior: Potencia (Plano de potencia)
5. Capa interior: Tierra (plano de tierra del núcleo)
6. Capa interior: Señal 3 (Línea de banda)
7. Capa interior: Tierra (Plano de tierra blindado)
8. Capa inferior: Señal 4 (Microstrip)

Rendimiento sobresaliente:
★ Cinco planos de tierra proporcionan un blindaje EM perfecto
★ Espaciado entre alimentación y tierra de <3 milésimas de pulgada para un desacoplamiento óptimo
★ La distribución simétrica de las capas evita la deformación
★ Admite señalización de alta velocidad de 20 Gbps

Recomendaciones de diseño:

1. Enrute primero las señales críticas en las capas de línea de banda S2/S3
2. Diseño de plano de potencia dividido para implementos
3. Limite los trazos de la capa superior/inferior a <5 mm de longitud
4. Mantener el enrutamiento ortogonal entre capas de señal adyacentes

Referencia de espesor de apilamiento

Nota: Todos los diseños deben incorporar vías ciegas/enterradas para una utilización óptima del espacio de enrutamiento.