Pile PCB 4 couches - (signal, signal, puissance, masse)

J'ai développé une carte pour un projet et la société qui va l'assembler dans un module enfichable vient de me demander une modification bizarre.

Actuellement, c'est une carte à 4 couches : signal supérieur, masse, alimentation, signal inférieur. Assez standard.

Ils veulent que j'échange le plan du sol avec la couche de signal inférieure . De cette façon, ils peuvent facilement contacter le boîtier mécanique (qui a un gros dissipateur thermique) avec une fine couche de graphite sur le plan du sol. Ils visent à améliorer la dissipation thermique de certains composants critiques, déjà mis en contact avec le plan de masse à travers le plot exposé des composants.

J'essaie de savoir si c'est une mauvaise idée ou non. Voici mes considérations:

1. Les signaux qui sont acheminés dans la carte ne sont pas HF, 10 MHz au maximum, et il n'y a pas d'horloge carrée dans la carte.
2. Les bords les plus rapides de certains signaux ont un temps de stabilisation de quelques um et passent par un connecteur d'une carte différente, ils seront donc probablement déjà filtrés par la capacité parasite des connecteurs.
3. Avoir les couches de référence si loin des couches de signal semble une mauvaise idée pour les chemins de retour. Une meilleure pile pourrait être: (signal supérieur, puissance, signal, masse).
4. D'autre part, l'augmentation de la distance des plans de référence de ces composants critiques (certains TIA à très faible bruit) réduit la capacité d'entrée parasite (actuellement à environ 0,5 pF), réduisant ainsi le bruit de sortie de la configuration TIA.

Quelles sont vos pensées?

Quelques réponses à vos commentaires:

Serait-il possible d'ajouter simplement des déversements de polygones sur la couche inférieure?

C'est possible, mais il y a un tas de signaux dans une zone qui ne peut pas être réacheminé. Comme le graphite est conducteur, je ne compterais que sur le soldermask pour éviter les courts-circuits, et l'isolement sur les vias pourrait être un problème (je ne peux pas utiliser de vias sous tente).

Les couches de signaux sont-elles inondées de terre?

Actuellement non. Principalement pour réduire la capacité d'entrée à la masse des TIA, mais il y a certaines zones que je peux certainement remplir.

Les composants chauds peuvent-ils être déplacés vers le bas du PCB?

Non, ils doivent être sur la couche supérieure en raison d'autres contraintes d'assemblage et de routage.

Se soucient-ils réellement de la position de la couche de puissance, ou veulent-ils simplement le sol en bas?

Ils ont juste demandé que le sol soit au fond. C'est pourquoi j'ai envisagé la pile alternative (signal haut, puissance, signal, masse).

Le graphite est électriquement conducteur. Si vos vias ne sont pas entièrement sous tente / remplis, vous serez dans un monde de problèmes.

Je suis également très préoccupé par cela. De plus, si je n'efface pas complètement la zone des traces de signal, je me fie simplement à l'isolement donné par le soldermask, qui peut être facilement rayé.

Une configuration PCB différente n'aura pas d'importance si:

1) Changer la capacité de la terre à un plan donné n'a pas d'importance. (et aussi effets de ligne de transmission). Il est «pratique» d'avoir le plan de masse au milieu parce que vous donnez à la plupart des avions une petite capacité parasite à la couche de masse. En envoyant le plan de masse à la couche inférieure, la capacité vers le plan de masse est augmentée à partir des couches de signaux qui se trouvent en haut. L'inductance de la trace de PCB augmente à mesure qu'elle s'éloigne du sol, ce qui affecte principalement les circuits à grande vitesse.

Figure de l'ingénierie de compatibilité électromagnétique par Henry W Ott

2) Le courant de retour est conservé, rappelez-vous que le plan de masse transporte le courant de retour. Si les plans sont échangés, ne placez pas de fentes dans le plan du sol s'il est déplacé vers la couche supérieure. Cela changera les performances du plan de masse et pourrait vous donner plus de problèmes EMI et des problèmes de mode commun des courants de retour devant courir "autour" des fentes dans le plan de masse.

Cela ne sonne pas comme si ce serait une chose difficile à faire dans votre cas si vous n'avez pas d'exigences de vitesse élevée ou d'autres circuits analogiques sensibles qui ont des exigences de bruit. Si vous avez des circuits sensibles, la mise en page peut être plus créative.

Voici une bonne lecture sur les stackups réguliers

Sachez qu'il existe d'autres options de gestion thermique, comme le passage à un poids plus élevé de cuivre ou de dissipateurs thermiques. Les avions électriques peuvent également être utilisés pour la gestion thermique dans certains cas OU si vous avez de l'espace sur plusieurs couches, utilisez autant de couches que possible. J'ai utilisé plusieurs couches dans le passé, mais je n'ai pas d'exigences de soudure strictes.

Ce n'est pas une bonne idée de conserver deux couches de signaux consécutives. Parce que cela crée des interférences / interférences dans les lignes de signal.

Dans le pire des cas, si vous souhaitez placer des couches de signal consécutives, vous devez placer les lignes de signal perpendiculaires entre elles dans ces couches.