Dans l’industrie électronique en évolution rapide, la complexité impliquée dansPCB multicouchela conception est ce qui est nécessaire pour rendre les méthodes fiables et efficaces en ce qui concerne les performances et la durabilité des gadgets actuels. Leempilement de couches, qui est un élément majeur de ce processus de conception, est essentiel dans la gestion des interférences électromagnétiques (EMI). Bien qu’une structure de couches de PCB bien étudiée puisse aider à améliorer les performances EMI ainsi qu’àintégrité du signalune empilement mal implémenté peut grandement la détériorer. Cet article examinera la relation complexe entre l’empilement des couches et les performances CEM, et présentera des solutions pour optimiser la conception de vos circuits imprimés afin d’obtenir de meilleures performances CEM.
La complexité de l’empilement des couches de PCB
Dans une empilement multicouche, différentes couches de matériau conducteur et isolant sont superposées, et celles-ci incluent : des couches de signal,plans de masseet des plans d’alimentation. Ce design est choisi en fonction des exigences électriques, mécaniques et thermiques de l’application. Les configurations de couches typiques sont des cartes à 4, 6 et 8 couches, bien que la complexité de l’empilement diminue à mesure que les applications à plus haute vitesse et densité sont requises.
L’empilement a un effet important sur les trajets de signal, la répartition de la puissance et le blindage de la carte contre les interactions électromagnétiques indésirables. Sans une conception appropriée de l’empilement,diaphoniedes problèmes d’intégrité du signal et une incapacité à se conformer aux réglementations CEM peuvent survenir. Pour obtenir un blindage CEM efficace et assurer la fiabilité de votre produit dans des conditions réelles, il est crucial d’optimiser l’empilage de votre circuit imprimé multicouche.
L’influence de l’empilement des couches sur les performances CEM
Un certain nombre d’éléments importants dans l’empilement influencent les performances en matière d’EMI. Les comprendre permet de réduire la vulnérabilité aux EMI et de garantir le respect des normes CEM.
Proximité des plans de masse
Les plans de masse peuvent être utilisés comme point de référence pour les signaux et ils assurent un blindage contre les EMI. Placer des couches de signaux à proximité d’un plan de masse réduit le trajet de retour du signal haute fréquence, ce qui diminue la surface de boucle et les signaux rayonnés. Une structure standard à 4 couches place les couches de signaux à côté des plans de masse, réduisant ainsi essentiellement l’impédance et améliorant également le contrôle des EMI.
Couplage entre les plans d’alimentation et de masse
La couche capacitive naturelle formée par la proximité entre les plans d’alimentation et de masse est essentielle pour découpler le bruit haute fréquence. L’utilisation de cette stratégie peut apporter à une carte une stabilité de la tension et une réduction du bruit, en lui offrant un chemin de retour des courants à faible impédance. Avec une empilement à 6 couches, lorsque les plans d’alimentation et de masse sont placés dans les couches intermédiaires, cela améliore la réduction du bruit et les performances CEM.
Symétrie d’empilage
Un empilement symétrique n’a pas seulement de l’importance en termes d’intégrité structurelle, mais aussi en termes de performances CEM uniformes. Des couches de signaux, d’alimentation et de masse équilibrées contribuent au maintien d’une impédance constante, ainsi qu’à la réduction des émissions électromagnétiques. Par exemple, un empilement à 8 couches caractérisé par une alternance de couches de signaux et de masse signifie que chaque couche de signaux bénéficiera des avantages d’une mise à la masse dans une couche directement adjacente, ce qui conduit à un blindage idéal contre les interférences électromagnétiques.
Stratégies d’optimisation de l’empilage pour les performances CEM
En connaissant les effets de l’empilement sur les interférences électromagnétiques (EMI), les concepteurs peuvent utiliser des méthodes efficaces pour réduire les interférences et améliorer les performances.
Donner la priorité au placement rapproché signal-masse
Dans les signaux à haute vitesse, placez des plans de masse adjacents aux couches de signaux afin de réduire l’inductance et d’isoler les champs électromagnétiques. Entre ces conducteurs, des couches diélectriques beaucoup plus fines peuvent réduire radicalement les EMI rayonnées, avec une impédance contrôlée souvent de l’ordre de 50 ohms.
Plans d’alimentation et de masse exclusifs
Des plans de masse et d’alimentation dédiés sont nécessaires pour obtenir une bonne réduction des EMI. Il n’est pas nécessaire de scinder les plans lorsqu’il n’y a pas de raison de le faire, car cela peut provoquer des points chauds EMI. Ajoutez des condensateurs de découplage autour des broches d’alimentation des circuits intégrés afin de réduire le bruit.
Optimiser l’espacement des couches
La réduction de la distance entre les plans d’alimentation et de masse augmente la capacité, ce qui supprime le bruit. Utilisez des calculateurs d’impédance pour déterminer la meilleure épaisseur de diélectrique à utiliser dans les conceptions à haute vitesse.
Minimiser les croisements de couches de signal
Utilisez moins de vias pour assurer la continuité du chemin de retour et minimiser les EMI. Si cela est impossible à éviter, placez des vias de liaison reliés à la masse à proximité des vias de signal afin de garantir une petite surface de boucle.
Protéger les signaux sensibles
Placer des signaux analogiques ou RF délicats entre des plans de masse fournit un effet de cage de Faraday, ce qui améliore la protection contre les interférences externes.
Erreurs courantes et comment les éviter
Même avec une conception d’empilage bien intentionnée, certaines erreurs peuvent affecter les performances CEM. Il faut éviter les plans de masse fragmentés, car ils perturbent les chemins de retour, et le placement des plans d’alimentation doit être approprié afin d’assurer une faible distance par rapport au plan de masse, ce qui contribue à augmenter l’effet de découplage. Il faut également faire attention au chargement des couches de signaux afin de réduire la diaphonie et les EMI.
Techniques avancées de réduction EMI haute performance
Des méthodes plus sophistiquées pour réduire les EMI dans des conceptions très complexes incluent la capacité enfouie, etroutage en paire différentielle. Utilisez un blindage de bord sur les vias de masse et un routage par paires en permanence pour éviter le bruit.
Avec l’évolution rapide du monde de l’électronique, il est important de maîtriser les subtilités de la conception de circuits imprimés (PCB) multicouches afin de garantir la fiabilité et les performances des dispositifs contemporains. L’empilement des couches est un élément fondamental de ce processus de conception et joue un rôle significatif dans la gestion des interférences électromagnétiques (EMI). Alors qu’un empilement de couches de PCB bien conçu peut améliorer le comportement EMI et garantir l’intégrité du signal, un empilement mal mis en œuvre peut l’aggraver considérablement. Cet article examine l’interaction complexe entre l’empilement des couches et les performances EMI, et propose des pistes sur la manière d’exploiter tous vos designs de PCB pour obtenir de meilleures performances EMI.
Pour obtenir une solution PCB de haut niveau, efficace en gestion EMI et performante à tous les égards, il vaut la peine de s’associer à PCBCart. PCBCart dispose de nombreuses années d’expérience et d’une volonté d’atteindre l’excellence, ce qui nous permet de fournir les technologies les plus récentes dans l’industrie de la fabrication et de vous aider à garantir que vos conceptions sont conformes aux normes du secteur. Nous comprenons l’importance de l’empilage PCB et mettons en œuvre des programmes personnalisés pour faire en sorte que vos conceptions fonctionnent avec une gestion EMI optimale. Demandez un devis auprès de PCBCart et découvrez comment nous pouvons concrétiser vos idées innovantes avec précision et fiabilité.
Obtenez un devis instantané pour l’assemblage avancé de circuits imprimés multicouches
Ressources utiles
•Règles de conception de partitionnement de PCB pour l’amélioration de la CEM
•Trois considérations de conception garantissant la CEM du PCB d’ordinateur portable
•Techniques de routage de PCB haute vitesse pour réduire l’influence des EMI
•Éléments influençant l’impédance caractéristique des PCB et solutions
•Problèmes d’application de la technologie CEM dans la conception de PCB et stratégies
•Considérations sur la conception d’antennes dans la conception IoT
