4 Schichten PCB Stack - (Signal, Signal, Leistung, Masse)

Ich habe ein Board für ein Projekt entwickelt und die Firma, die es in einem steckbaren Modul zusammenbauen wird, hat mich gerade um eine seltsame Modifikation gebeten.

Derzeit ist es eine 4-Schicht-Platine : oberes Signal, Masse, Leistung, unteres Signal. Ziemlich normal.

Sie wollen, dass ich die Grundebene mit der unteren Signalschicht austausche . Auf diese Weise können sie das mechanische Gehäuse (das einen großen Kühlkörper hat) mit einer dünnen Graphitschicht leicht mit der Grundplatte in Kontakt bringen. Sie zielen darauf ab, die Wärmeableitung einiger kritischer Komponenten zu verbessern, die bereits über das freiliegende Komponentenpad mit der Grundebene in Kontakt stehen.

Ich versuche herauszufinden, ob dies eine schlechte Idee ist oder nicht. Hier sind meine Überlegungen:

1. Die Signale, die auf der Karte geroutet werden, sind nicht HF, höchstens 10 MHz, und es gibt keine Rechteckwellenuhren auf der Karte.
2. Die schnellsten Flanken einiger Signale haben eine Einschwingzeit von wenigen um und kommen durch einen Stecker von einer anderen Platine, sodass sie wahrscheinlich bereits durch die parasitäre Kapazität der Stecker gefiltert werden.
3. Es scheint eine schlechte Idee für die Rückwege zu sein, die Referenzschichten so weit von den Signalschichten entfernt zu haben. Ein besserer Stapel könnte sein: (oberes Signal, Leistung, Signal, Masse).
4. Andererseits verringert das Erhöhen des Abstands von den Referenzebenen dieser kritischen Komponenten (einige TIAs mit sehr geringem Rauschen) die parasitäre Eingangskapazität (derzeit bei etwa 0,5 pF), wodurch das Ausgangsrauschen der TIA-Konfiguration verringert wird.

Was sind deine Gedanken?

Einige Antworten auf Ihre Kommentare:

Wäre es möglich, nur Polygon-Güsse auf die unterste Ebene hinzuzufügen?

Es mag sein, aber es gibt eine Reihe von Signalen in einem Bereich, die nicht umgeleitet werden können. Da der Graphit leitfähig ist, würde ich mich nur auf die Lötmaske verlassen, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Isolierung der Durchkontaktierungen könnte ein Problem darstellen (ich kann keine Zeltdurchkontaktierungen verwenden).

Sind die Signalschichten mit Erde überflutet?

Zurzeit nicht. Hauptsächlich, um die Eingangskapazität der TIAs gegen Masse zu reduzieren, aber es gibt einige Bereiche, die ich definitiv ausfüllen kann.

Können die heißen Komponenten auf die Unterseite der Leiterplatte verschoben werden?

Nein, sie müssen sich aufgrund anderer Montage- und Routing-Einschränkungen auf der obersten Ebene befinden.

Interessiert es sie tatsächlich, wo sich die Leistungsschicht befindet, oder wollen sie nur den Boden auf dem Boden?

Sie haben nur darum gebeten, dass der Boden unten ist. Deshalb habe ich den alternativen Stack in Betracht gezogen (oberes Signal, Leistung, Signal, Masse).

Graphit ist elektrisch leitend. Wenn Ihre Durchkontaktierungen nicht vollständig mit Zelten versehen sind, befinden Sie sich in einer ganzen Welt voller Probleme.

Darüber bin ich auch sehr besorgt. Wenn ich den Bereich nicht vollständig von Signalspuren befreie, verlasse ich mich nur auf die Isolation der Lötmaske, die leicht zerkratzt werden kann.

Eine andere Leiterplattenkonfiguration spielt keine Rolle, wenn:

1) Das Ändern der Kapazität von Masse zu einer bestimmten Ebene spielt keine Rolle. (und auch Übertragungsleitungseffekte). Es ist "praktisch", die Grundebene in der Mitte zu haben, da Sie den meisten Ebenen eine kleine parasitäre Kapazität für die Bodenschicht geben. Durch Senden der Masseebene an die untere Schicht wird die Kapazität zur Masseebene von den Signalschichten, die sich oben befinden, erhöht. Die Induktivität der Leiterplattenspur wird erhöht, je weiter sie von der Erde entfernt ist, was hauptsächlich Hochgeschwindigkeitsschaltungen betrifft.

Abbildung aus der elektromagnetischen Verträglichkeitstechnik von Henry W Ott

2) Der Rückstrom bleibt erhalten. Denken Sie daran, dass die Masseebene den Rückstrom führt. Wenn die Ebenen vertauscht werden, setzen Sie keine Schlitze in die Grundebene, wenn diese in die oberste Ebene verschoben wird. Das wird die Leistung der Grundebene ändern und könnten Sie mehr EMI - Probleme und Common - Mode - Probleme aus den Rückströmen mit laufen „um“ das Schlitze in der Grundebene.

Es hört sich nicht so an, als wäre dies in Ihrem Fall schwierig, wenn Sie keine Hochgeschwindigkeitsanforderungen oder andere empfindliche analoge Schaltkreise mit Rauschanforderungen haben. Wenn Sie empfindliche Schaltkreise haben, ist möglicherweise ein kreativeres Layout erforderlich.

Hier finden Sie eine gute Lektüre zu regulären Stapeln

Beachten Sie, dass es andere Optionen für das Wärmemanagement gibt, z. B. die Umstellung auf ein höheres Kupfer- oder Kühlkörpergewicht. Leistungsebenen können in einigen Fällen auch für das Wärmemanagement verwendet werden. ODER Wenn Sie Platz auf mehreren Ebenen haben, verwenden Sie so viele Ebenen wie möglich. Ich habe in der Vergangenheit mehrere Schichten verwendet, aber ich habe keine strengen Lötanforderungen.

Es ist keine gute Idee, zwei aufeinanderfolgende Signalschichten beizubehalten. Weil es zu Übersprechen / Interferenzen in den Signalleitungen kommt.

Im schlimmsten Fall, wenn Sie aufeinanderfolgende Signalschichten einfügen möchten, sollten Sie die Signalleitungen in diesen Schichten senkrecht zueinander platzieren.