Ist Ihnen schon einmal aufgefallen, dass einige PCB-Designs eine gewisse Vertiefung in den GND- und Stromschichten aufweisen? Haben Sie sich jemals gefragt, warum?

Um dies zu verstehen, müssen wir zunächst das „20H“-Prinzip verstehen:

Das 20H-Prinzip dient in erster Linie dazu, die elektromagnetische Strahlung von Leiterplatten zu reduzieren. Hochgeschwindigkeitsströme auf einer Leiterplatte erzeugen entsprechende Magnetfelder. Die Art und Weise, wie diese elektromagnetischen Felder an den Rändern verschiedener Schichten abstrahlen, ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Wie Sie sehen können, ändert sich das elektrische Feld zwischen den Strom- und Masseebenen, wenn die Masse- und Stromebenen gleich groß sind, was dazu führt, dass elektromagnetische Störungen von den Platinenkanten nach außen abgestrahlt werden. Die übliche Lösung besteht darin, die Leistungsebene um einen bestimmten Abstand einzurücken. Dadurch kann das elektrische Feld nur innerhalb des Bereichs der Grundplatte geleitet werden, wodurch Randstrahlungseffekte unterdrückt und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) verbessert werden.

Wie weit sollten wir also normalerweise einrücken? Der Einrückungsabstand ist der zuvor erwähnte „20H“-Abstand. Hier bezieht sich H auf die dielektrische Dicke zwischen der Leistungsebene und der Masseebene. Die „20H-Regel“ bedeutet, sicherzustellen, dass der Rand der Leistungsebene mindestens um das 20-fache des Abstands zwischen den beiden Ebenen im Vergleich zum Rand der 0V-Ebene eingerückt ist.

Wie im Bild oben gezeigt, handelt es sich hierbei um die eingerückte Strom- und Erdungsebene. Wir können sehen, dass der größte Teil des elektromagnetischen Feldes nicht mehr nach außen abgestrahlt wird, wodurch die externe EMI-Strahlung reduziert wird. Aber warum sagen wir, dass der Großteil davon nicht mehr nach außen abgestrahlt wird? Denn wir haben herausgefunden, dass eine Einkerbung der Kante der Leistungsebene gegenüber der Masseebene um 20H die elektromagnetische Felddichte um etwa 70 % und nicht auf Null reduziert. Wenn wir das elektrische Feld noch stärker eingrenzen müssen, können wir um „100H“ einrücken. Im Allgemeinen kann eine Vertiefung von 100H 98 % des elektrischen Feldes innerhalb des Einschlussbereichs einschließen. Dies ist ein Grund, warum unsere Tafeln eingerückt werden müssen.

Aufgrund des Layer-Stack-Up-Designs würde jedoch bei einigen typischen Leiterplatten die strikte Einhaltung der 20H-Regel das PCB-Routing verhindern. Daher besteht eine gängige Praxis darin, die Power-GND-Ebene 1 mm von der Basis-GND-Ebene nach innen zu versetzen, um so eine gewisse Leistungsverbesserung der Platine zu gewährleisten.

Wir müssen auch beachten, dass die 20H-Regel nur unter bestimmten Bedingungen eine signifikante Wirkung hat:

1. Die Stromversorgungsebene muss sich innerhalb der Leiterplatte befinden und die beiden angrenzenden Schichten darüber und darunter müssen beide 0-V-Ebenen sein. Der Abstand, der sich von diesen beiden 0-V-Ebenen nach außen erstreckt, muss mindestens das 20-fache des Schichtabstands zwischen ihnen und der Leistungsebene betragen.
2. Die Gesamtzahl der PCB-Lagen muss größer oder gleich 8 Lagen sein.