1. 概述

多层印制板为了有更好的电磁兼容性设计,使得印制板在正常工作时能满足电磁兼容和敏感度标准。正确的堆叠有助于屏蔽和抑制EMI。

  1. 多层印制板设计基础

多层印制板的电磁兼容分析可以基于克希霍夫定律和法拉第电磁感应定律。

根据克希霍夫定律,任何时域信号由源到负载的传输都必须有一个最低阻抗的路径。图中I=I′,大小相等,方向相反。I为信号电流,I′为映象电流,而I′所在的层称为映象平面层。如果信号电流下方是电源层(POWER),此时的映象电流回路是通过电容耦合达到的。

根据以上两个定律,我们得出在多层印制板分层及堆叠中应遵循以下基本原则:

电源平面应尽量靠近接地平面,并应在接地平面之下。

布线层应安排与映象平面层相邻。

④ 在中间层形成带状线,表面形成微带线,两者特性不同。

重要信号线应紧邻地层。

  1. PCB板的堆叠与分层

二层板:仅能用于低速设计,EMC较差。

四层板:有多种叠层顺序。

第一种情况为四层板中最好的一种,因为外层是地层,对EM有屏蔽作用,同时电源层与地层靠近,电源内阻较小,取得最佳效果。但此方案不适用于板密度较大的情况,无法保证地层的完整性,信号质量可能变差。此外,不适用于全板功耗较大的情况。

第二种情况是最常用的方式,但不适用于高速数字电路设计,因难以保持低电源阻抗。以一个板2毫米为例:要求特征阻抗Z=50ohm,线宽为8mi,铜箔厚35um。这样信号一层与地层间距为0.14mm,而地层与电源层间距为1.58mm,这大大增加了电源阻抗。此结构中辐射向空间,需加屏蔽板以减少EMC。