高速で複雑な回路設計では、XNUMX 層以上を使用するのが一般的です。 適切なスタックを選択するにはどうすればよいですか? この記事では、一般的に使用される PCB スタックアップを分析します。

XNUMX 層 PCB スタックアップ設計計画

PCB スタッキング 1 はオプション:

上、GND2、PWR3、下

これは業界の標準的な 4 層ソリューションです。 配線層でもあるメインデバイスの表面の下には、完全かつ堅牢なグランドプレーンがあります。

層の厚さを設定する場合、電源プレーン層とグランド プレーン層の間のコアの厚さが過度に厚くならないようにしてください。 これにより、電源プレーンとグランド プレーンによって分散されるインピーダンスが減少し、平面容量フィルタ効果も確実に得られます。

PCB スタッキング 2 はオプション:

上、GND3、PWR2、下

BOTTOM 層が主要コンポーネントの表面である場合、またはそこに信号線が配置されている場合、XNUMX 番目の層はグランド プレーン上に配置する必要があります。

層の厚さを設定するときは、グランド プレーン層と電源プレーン層の間のコアボードの厚さを最小限に抑える必要があります。

PCB スタッキング 3 はオプション:

GND1、S2、S3、GND4/PWR4

このソリューションは、インターフェイス フィルター ボードとバックプレーンの設計に使用されます。 ボード上には電源プランがないため、GND と PGND はそれぞれ XNUMX 層目と XNUMX 層目に配置できます。

最上層（表層）では、数本の短い線のみを使用できます。 対称性を制御し、表面の配線面が確実に維持されるようにするために、S02 および S03 配線層にも銅が敷かれています。

XNUMX層PCBボードスタックアップ設計計画

PCB スタッキング 1 はオプション:

トップ、GND2、S3、PWR4、GND5、ボトム

これは業界の標準的な 6 層ソリューションです。 3 つの配線層と 3 つのリファレンス プレーンがあります。 低い伝送線路インピーダンスを達成するには、第 XNUMX 層と第 XNUMX 層の間の基板の厚さが一定の制限を超えないことが重要です。

インピーダンスが低いと、電源のデカップリング能力が強化されます。

この3層目は配線層です。 この層は、信号の完全性を維持し、電磁エネルギーに耐えるために、クロックラインなどの高リスクのラインを配置する必要がある場所です。 ルーティングに次に最適な層は最下層です。 最上層はルーティング可能です。

PCB スタッキング 2 はオプション:

トップ、GND2、S3、S4、PWR5、ボトム

このスタッキング ソリューションは、配線数が多すぎて XNUMX つの配線層を配置できない場合に使用されます。

このソリューションには、XNUMX つの配線層、XNUMX つのリファレンス プレーン、および電源プレーンとグランド プレーン間の XNUMX つの信号層が含まれています。 電源プレーンはグランド層から切り離されていません。

レイヤ 3 はグランド プレーンの近くにあるため、クロックなどのリスクの高い配線に使用するレイヤです。 ルーティング層は 1、4、および 6 層です。

PCB スタッキング 3 はオプション:

トップ、S2、GND3、PWR4、S5、ボトム

このソリューションには XNUMX つの配線層と XNUMX つの基準面があります。

この構造には、狭い間隔の電源プレーン/グランド プランがあり、電源インピーダンスが低下し、最適な電源デカップリングが実現されます。

上下の配線層が不良です。 配線層はグランドプレーンに最も近い第XNUMX層に位置します。 クロックなどのリスクの高い信号に使用できます。

RF パスが確保されていれば、レイヤー 5 を高リスク信号に使用できます。 1、2、5、6 レイヤーではクロス配線が推奨されます。

XNUMX層PCBボードスタックアップ設計計画

PCB スタッキング 1 はオプション:

TOP、GND2、S3、GND4、PWR5、S6、GND7、BOTTOM

これは、XNUMX つの配線層と XNUMX つの基準面を持つ XNUMX 層 PCB の最も一般的な層化ソリューションです。 この PCB スタックアップ構造は、最適な電力デカップリングを実現でき、優れた EMC およびシグナル インテグリティ特性を備えています。

上部と下部の層は EMI 配線可能です。 レイヤ 3 とレイヤ 6 の隣接するレイヤは両方とも基準プレーンであり、したがって配線層です。 レイヤ 3 の隣接するレイヤは両方ともグランド プレーンです。 したがって、配線層となる。 第 4 層と第 5 層の間のコアの厚さが一定の制限を超えないことが重要です。 これにより、伝送インピーダンスが低くなり、電源のデカップリングが改善されます。

PCB スタッキング 2 はオプション:

TOP、GND2、S3、PWR4、GND5、S6、PWR7、BOTTOM

解決策 1 と比較すると、これはさまざまな種類の電源があり、単一の電源プレーンではそれらを処理できない状況でうまく機能する解決策です。 配線層はレイヤ 3 です。主電源はグランドに隣接する XNUMX 階に配置できます。

XNUMX 層目には XNUMX つの部分に分かれた電源があります。 電源のデカップリングを改善するには、最下層をグランド銅で作る必要があります。 PCB のバランスをとり、最上層の反りを軽減するには、グランド銅も使用する必要があります。

PCB スタッキング 3 はオプション:

TOP、S2、GND3、S4、S5、PWR6、S7、BOTTOM

このソリューションは XNUMX つの配線層と XNUMX つの基準面で構成されます。 この PCB スタックアップ構造は、電力デカップリング特性が非常に低く、EMI 抑制も非常に不十分です。

上層と下層の EMI 特性は劣ります。 グランドプランの隣の 2 層目と 4 層目ではクロス配線を推奨します。

電源プレーンにすぐ隣接する配線 5 層と 7 層は許容されます。 このソリューションは、SMD の数が少ない 8 層設計に使用されます。 ソケットしかないため、表面に大量の銅を敷設することができます。

結論：

複雑な PCB 設計には普遍的な解決策はありません。 選択するスタックアップは、回路の複雑さ、信号要件、電力の考慮事項によって異なります。 それぞれのスタッキング設計を理解することで、設計者はプロジェクトの目標に沿って、より多くの情報に基づいた意思決定を行うことができます。 トレードオフを慎重に検討することで、すべての技術要件を満たすだけでなく、信頼性の高い最終製品のパフォーマンスも提供する PCB スタックを作成できます。