4層PCBで可能な限り最高のスタックアップ?


40

私は4層PCBを設計していますが、標準のスタックアップは

  1. 信号
  2. GND
  3. VCC

(GNDとVCCは、より多くの信号を持つ層に応じて切り替えることができます)

問題は、ビアを介してすべてのグランドピンを接続するのは本当に望ましくないことです。とにかく、私は4層PCBに慣れていないので、とにかく、別のスタックアップについてHenry W. Ottのヒントを読みました。

  1. GND
  2. 信号
  3. 信号
  4. GND

(電力が信号プレーン上の広いトレースでルーティングされている場合)

彼によると、これは以下の理由から、4層PCBで可能な限り最高のスタックアップです。

1.信号層はグランドプレーンに隣接しています。

2.信号層は、隣接するプレーンにしっかりと結合(近接)します。

3.グラウンドプレーンは、内部信号層のシールドとして機能します。(これにはステッチが必要ですか??)

4.複数のグランドプレーンは、ボードのグランド(基準プレーン)インピーダンスを下げ、コモンモード放射を低減します。(これを本当に理解しないでください)

1つの問題はクロストークですが、実際には3番目のレイヤーに信号がないため、このスタックアップではcorss-talkが問題になるとは思いません。

注:最高周波数は48MHzで、ボードにはwifiモジュールもあります。

回答:


46

ナンバー2を積み上げると、あなたは自分を憎むでしょう。ビアも恐れないでください。

いくつかの質問に答えましょう。

1.信号層はグランドプレーンに隣接しています。

グラウンドプレーンについて考えるのをやめて、リファレンスプレーンについてもっと考えます。電圧がたまたまVCCになっている基準面を通る信号は、その基準面を介して戻ります。そのため、VCCではなくGNDを何らかの理由で信号を通過させる方が良いという議論は基本的に無効です。

2.信号層は、隣接するプレーンにしっかりと結合(近接)します。

リターンパスを提供するGNDプレーンのみについての誤解は、この誤解につながると私が思う第1を参照してください。あなたがしたいことは、信号を基準面に近づけ、一定の正しいインピーダンスに保つことです...

3.グラウンドプレーンは、内部信号層のシールドとして機能します。(これにはステッチが必要ですか??)

ええ、このようなケージを作ってみることができます。ボードでは、プレーンの高さまでのトレースを可能な限り低く保つことで、より良い結果が得られます。

4.複数のグランドプレーンは、ボードのグランド(基準プレーン)インピーダンスを下げ、コモンモード放射を低減します。(これを本当に理解しないでください)

これは、私が持っているより多くの飛行機がより良いことを意味すると考えていると思いますが、実際はそうではありません。これは私には壊れた経験則のように聞こえます。

あなたが私に言ったことだけに基づいてあなたのボードに私の推奨事項は、次のことをすることです:

信号層
(おそらく4-5mil FR4の薄い)
GND
(メインFR-4の厚さ、最終厚さに応じて多かれ少なかれ52ミル)
VCC
(おそらく4-5mil FR4の薄い)
信号層

適切に分離してください。

次に、本当にアマゾンに行きたいなら、ジョンソン博士の高速デジタルデザインブラックマジックのハンドブックを購入するか、エリックボガティンのシグナルとパワーインテグリティSimplifiedを購入してください。読んで、愛して、それを生きてください:)彼らのウェブサイトも同様に素晴らしい情報を持っています。

がんばろう!


1
素晴らしい分析!これはまさに私が探していたものであり、理由を理解するために、私は光を見たのでそのスタックアップを使用しません:)、情報、そして本にも感謝します。
mux

私は休日に1週間行きましたが、Howard Johnsonの本以外は何も持っていませんでした。これは、大きな技術書を読むように強制する良い方法です。
Rocketmagnet

2
誰もが最初の点を説明できますか?基準面を通る信号を言うとはどういう意味ですか?私の知る限り、信号はAからBに流れ、次にBからAに地面を通って流れます。
richieqianle

2
NB無料の「みんなのためのOpamps」の第17章では、あなたと同じアドバイスを提供しています。この質問を見つける前に、ここで抜粋しました
フィズ

一般的なデジタルPCB設計の本を推薦できますか?
Tejas Kale

17

最高のレイヤースタックアップのようなものはありません。注意深く読んだ場合、EMCの観点からは、外側の層にグラウンドがあるスタックアップが最適であると言われています。

しかし、私はその構成が好きではありません。第一に、ボードがSMTコンポーネントを使用している場合、飛行機にさらに多くの休憩が必要になります。第二に、デバッグや再作業は事実上不可能です。

このような構成を使用する必要がある場合は、恐ろしく間違ったことをしていることになります。

また、接地にビアを使用しても問題はありません。インダクタンスを下げる必要がある場合は、ビアを増やしてください。


はい、何かを行うための絶対的な最善の方法はありません、私は、特定のアプリケーションに関して尋ねた、私はその設定を使用する必要はありませんし、私はしません答え、感謝を:)読んだ後
マルチプレクサ

9

「最良」はアプリケーションによって異なります。投稿で対処すべき質問は2つあります

  1. 「従来型」(外側の層の信号、内側の層の面)対「内側」(内側の層の信号、外側の層の面)。
    インサイドアウトボードはより優れたEMC性能を発揮しますが、設計を台無しにした場合に修正するのがはるかに難しくなります。集積度やシグナルインテグリティの観点から見た場合、ICを使用している場合はそれほど多くないビアが必要になりますピンピッチが小さすぎてパッド間にグランドを配置できないパッケージでは、プレーンに大きな穴ができてしまいます。

  2. 2つのグランドプレーンVS 1つのグランドプレーンと1つの電源プレーン。
    どちらの場合も、高速信号が基準面を変更する場合、2つの基準面の間を移動する戻り電流のために近くの経路が必要です。2つのグランドプレーンを使用すると、2つのプレーンを直接接続する単一のビアでそれを行うことができます。グランドプレーンと電源プレーンでは、接続はコンデンサを経由する必要があり、通常は(「従来の」スタックアップを想定して)2つのビアとコンデンサが必要です。つまり、シグナルインテグリティが低下し、より多くの基板面積が使用されます。一方、電源プレーンがあると、電源レールの電圧降下が減少し、信号層のスペースが解放されます。


1

他の人が言ったように、それはあなたのアプリケーションに依存します。私が便利だと思った別のスタックアップは

  1. 信号(低速)
  2. 信号(インピーダンス制御)
  3. GND

これにより、2つの信号グループが互いに十分に分離され、優れたインピーダンスマッチングが得られ、熱をグランドプレーンに放出できます。


なぜこの答えはダウン投票されたのですか?私が考えることができる唯一の理由は、インピーダンス制御されたトレースが内層にあるということは、SMDパッドから「理想的」ではないかもしれない前記層へのビアが常に必要になることを意味しますが、それ以外は完全に見えるようです特にビアは問題にならないかもしれないので、有効な答えです。
カイ
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.