4 слоя стека печатных плат - (сигнал, сигнал, питание, земля)

Я разработал плату для проекта, и компания, которая собирается собрать его в сменный модуль, только что попросила меня сделать странную модификацию.

В настоящее время это четырехслойная плата : верхний сигнал, земля, мощность, нижний сигнал. Довольно стандартный.

Они хотят, чтобы я поменял местность с нижним сигнальным слоем . Таким образом, они могут легко контактировать с механическим корпусом (который имеет большой радиатор) с плоскостью заземления с помощью тонкого графитового слоя. Они нацелены на улучшение рассеивания тепла некоторыми критическими компонентами, уже контактировавшими с плоскостью заземления через открытую площадку для компонентов.

Я пытаюсь выяснить, если это плохая идея или нет. Вот мои соображения:

1. Сигналы, которые направляются на плату, не являются ВЧ, не более 10 МГц, и на плате нет тактовых импульсов.
2. Самые быстрые фронты некоторых сигналов имеют время установления в несколько мкм и проходят через разъем от другой платы, поэтому они, вероятно, будут уже отфильтрованы паразитной емкостью разъемов.
3. Наличие опорных слоев так далеко от сигнальных слоев кажется плохой идеей для обратных путей. Лучшим стеком может быть: (верхний сигнал, мощность, сигнал, земля).
4. С другой стороны, увеличение расстояния от базовых плоскостей этих критических компонентов (некоторые TIA с очень низким уровнем шума) уменьшает паразитную входную емкость (в настоящее время около 0,5 пФ), тем самым уменьшая выходной шум конфигурации TIA.

Каковы ваши мысли?

Некоторые ответы на ваши комментарии:

Можно ли было просто добавить многоугольные заливки на нижний слой?

Возможно, но в области есть куча сигналов, которые нельзя перенаправить. Поскольку графит является проводящим, я бы положился только на маску для пайки, чтобы избежать коротких замыканий, и проблема может быть связана с изоляцией переходных отверстий (я не могу использовать сквозные переходные отверстия).

Слои сигнала затоплены землей?

В данный момент нет. Главным образом, чтобы уменьшить входную емкость относительно заземления TIA, но есть некоторые области, которые я определенно могу заполнить.

Могут ли горячие компоненты переместиться на нижнюю часть печатной платы?

Нет, они должны быть на верхнем уровне из-за других ограничений сборки и маршрутизации.

Они действительно заботятся о том, где находится силовой слой, или им просто нужна земля на дне?

Они просто попросили, чтобы земля была на дне. Вот почему я рассмотрел альтернативный стек (верхний сигнал, мощность, сигнал, земля).

Графит является электропроводящим. Если ваши переходы не полностью заполнены / заполнены, вы попадете в целый мир проблем.

Я также очень обеспокоен этим. Кроме того, если я не полностью очищаю область от следов сигнала, я просто полагаюсь на изоляцию, заданную паяльной маской, которую можно легко поцарапать.

Другая конфигурация печатной платы не имеет значения, если:

1) Изменение емкости с земли на заданную плоскость не имеет значения. (а также эффекты линии передачи). «Удобно» иметь плоскость заземления в середине, потому что вы даете большинству плоскостей небольшую паразитную емкость для слоя земли. Посылая плоскость заземления в нижний слой, емкость к плоскости заземления увеличивается от сигнальных слоев, которые находятся наверху. Индуктивность трассы печатной платы увеличивается, чем дальше от земли, что в основном влияет на высокоскоростные цепи.

Рисунок от инженера электромагнитной совместимости Генри W Ott

2) Ток возврата сохраняется, помните, что заземление несет ток возврата. Если плоскости меняются местами, не помещайте щели в плоскость заземления, если она перемещена в верхний слой. Это изменит производительность заземляющей плоскости и может дать вам больше проблем с электромагнитными помехами и проблемами синфазного режима из-за обратных токов, которые должны проходить «вокруг» пазов в заземляющей плоскости.

Не похоже, что в вашем случае это будет трудно сделать, если у вас нет требований к высокой скорости или других чувствительных аналоговых цепей, которые предъявляют требования к шуму. Если у вас есть чувствительные схемы, это может занять больше творческого макета.

Вот хорошее прочтение на обычных стеках

Осознайте, что есть и другие варианты управления температурным режимом, например, переключение на более медный вес или радиаторы. Силовые плоскости также могут быть использованы для управления температурой в некоторых случаях ИЛИ, если у вас есть место на нескольких слоях, используйте столько слоев, сколько сможете. В прошлом я использовал несколько слоев, но у меня нет строгих требований к пайке.

Не стоит держать два последовательных сигнальных слоя. Потому что это создает перекрестные помехи / помехи в сигнальных линиях.

В худшем случае, если вы хотите поместить последовательные сигнальные слои, вы должны поместить сигнальные линии перпендикулярно друг другу в этих слоях.