Стек печатных плат для емкостных кнопок, светодиодов и других компонентов

Дизайн, над которым я работаю, имеет около 30 емкостных кнопок, светодиоды для подсветки, около 8-10 интегральных схем (контроллеры capsense, драйверы светодиодов, MCU и т. д.), множество пассивных компонентов и батарейки типа «таблетка».
Я использую контроллеры Cypress MBR3 Capsense для этого приложения. Размер платы таков, что весь верхний слой покрыт емкостными кнопками. Шаг кнопок 20 мм.

У меня два вопроса:

  1. Стек печатной платы Я также
    задавал этот вопрос на форумах Cypress и получил эту рекомендацию.

    4-слойная печатная плата:

    • Поместите датчики на верхний слой печатной платы.
    • Проложите трассы датчика в слое-2.
    • Поместите штриховку с 7-мильной трассой и 70-мильным интервалом и соедините ее с землей в слое-3.
    • Поместите компоненты в нижний слой. Незанятые области могут быть заполнены штриховкой из медной дорожки толщиной 7 милов и шагом 70 милов и должны быть соединены с землей.

Проблема с этим стеком заключается в том, что я получаю только один слой для компонентов и цифровых трасс, но мне нужно как минимум два слоя для цифровых сигналов.

Так должен ли я выбрать шестислойный стек? Если да, то какой должна быть медь, препрег и конфигурация сердечника?

Могу ли я сделать плоскости Power Layer-3 и Layer-4 в шестиуровневом стеке? Для обычных шестислойных печатных плат обычно уровни 2 и 5 являются плоскостями питания, но здесь мне нужны трассировки датчиков на уровне 2. Еще одно требование к печатным платам емкостных датчиков заключается в том, что расстояние между дорожками датчика (уровень 2) и плоскостью заземления (уровень 3) должно быть больше, чтобы свести к минимуму паразитную емкость.

  1. SMD-светодиоды на верхнем слое
    Наиболее распространенной рекомендацией для подсветки в таких приложениях является просверливание отверстия в центре кнопочного электрода и размещение светодиодов обратного свечения внизу. Но так как мне нужно разместить много компонентов, я не могу делать отверстия диаметром 2-3 мм через каждые 20 мм.

Итак, могу ли я разместить светодиоды для поверхностного монтажа (скажем, 0603) на верхнем слое в центрах электродов?
Я никогда не видел такого примера в руководствах по компоновке производителей.

Редактировать:

Могу ли я пойти с этим странным 5-слойным стеком? Он удовлетворяет рекомендациям CapSense и дает мне два слоя для цифровых сигналов :)

Скриншот стека 5 слоев

6-слойная плита стоит дорого, но может потребоваться для решения проблемы плохого планирования площади поверхности при проектировании от 2 до 4 слоев. Соотношение емкостей палец/датчик+дорожки имеет решающее значение, как и отношение сигнал/шум. Вам следует просмотреть другие конструкции, в которых используется этот чип, и повторить все руководства по проектированию. Бюджет, SNR на пальцах, электромагнитные помехи и эффекты загрязнения мокрой поверхности должны быть определены до начала проектирования, в противном случае ждите неудачи, если вы не скопируете хороший дизайн, который, как вы знаете, соответствует всем спецификациям. Небольшие испытания и измерения — хорошая идея для различных конструкций, пока вы не приобретете надлежащий опыт.
Вы должны овладеть пониманием дифференциальной емкости и управления электромагнитными помехами, чтобы сделать это недорогим. Активная защита снижает емкость, но также увеличивает электромагнитные помехи, если все сделано неправильно. с сигналами кнопок от 30 до 50 МГц, если вы не создаете случайную синусоидальную развертку (не прямоугольную волну)
@TonyStewart.EEsince'75 Примеры дизайна, которые я нашел в руководствах по проектированию, в основном относятся к двухслойным печатным платам, а некоторые - к четырехслойным. Я не могу найти ни одного примера для 6-слойного, и если я буду следовать рекомендуемым правилам компоновки, я получу только один сигнальный слой. Вот почему я обращаюсь за советом к более опытным дизайнерам.
Плоские ячейки, управляющие светодиодами, приводят к очень короткому времени работы.

Ответы (1)

Количество слоев не должно иметь значения, пока вы тщательно контролируете емкость, видимую кнопками. Если вы можете контролировать емкость от контактных площадок верхнего слоя и их дорожек до ближайшей эталонной плоскости, то вы можете безопасно делать все, что хотите, ниже этой плоскости, если я не ошибаюсь (имейте в виду, что эта рекомендация не основана на по опыту!) так как емкостная связь будет в первую очередь с первой опорной плоскостью.

Вы также должны очень помнить, что кнопки и их следы представляют опасность ЭМС, и они чувствительны к паразитной связи. Все ваши цифровые материалы могут отправить вас обратно к чертежной доске, когда ваша плата не пройдет проверку на электромагнитную совместимость из-за соединения с сенсорными площадками.

Раньше я делал четырехслойную емкостную конструкцию, но без дополнительной электроники, кроме преобразования уровней, I2C и некоторых светодиодов. Но я помню, как светодиоды включались и выключались, заметно сдвигая уровни измерения датчиков, настолько они были чувствительны к электромагнитным помехам.

Если бы я собирался сделать 6-слойный стек. Я бы рассмотрел этот (для проверки здесь).

-Сенсорные площадки + следы

-Эталонное заземление (заземление датчика)

-Власть

-Сигнал

-Земля

-Сигнал

Причина в том, что первые два слоя определяют емкость контактных площадок, а следующий силовой слой обеспечивает изоляцию цифровых сигналов от сенсорных площадок, удерживая любые цифровые обратные токи, которые в противном случае могли бы протекать по земле сенсора. Этот стек также полностью заполняет опорные плоскости, близкие к любым слоям цифрового сигнала. Это то, с чего я бы лично начал.

Основная проблема с добавлением слоев заключается в том, что среднее расстояние между ними становится все меньше и меньше, вам может потребоваться спроектировать стек слоев, чтобы действительно сжать внутренние слои вместе, чтобы получить необходимое расстояние между землей датчика и контактными площадками, сохраняя при этом симметричный стек, поскольку асимметричные действительно непопулярны по многим причинам.

простите за поздний ответ. Это отличная рекомендация по стеку для моих требований. Может быть, вместо того, чтобы иметь гораздо более толстый препрег / сердцевину между слоями 3 и 4, я мог бы иметь более толстый препрег между слоями 1 и 2 и слоями 5 и 6, сжимая внутренние слои вместе.
Кроме того, я проверил сенсорные решения Analog Devices. Их требования к печатным платам кажутся довольно смягченными. См. их [Руководство по компоновке] (www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-957.pdf). Кажется, я тоже могу использовать 4-слойный стек. Но разве требования к компоновке емкостных датчиков не должны быть одинаковыми независимо от производителя ИС? Что вы думаете?
Стек печатных плат для емкостных кнопок, светодиодов и других компонентов
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v