Apilamiento de PCB para botones capacitivos, LED y otros componentes

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El diseño en el que estoy trabajando tiene alrededor de 30 botones capacitivos, LED para iluminación de fondo, alrededor de 8-10 IC (controladores capsense, controladores de LED, MCU, etc.), muchos componentes pasivos y baterías de celda de moneda. Estoy usando los controladores Cypress MBR3 Capsense para esta aplicación. El tamaño de la placa es tal que toda la capa superior está cubierta con botones capacitivos. El paso de los botones es de 20 mm.

Tengo dos preguntas:

  1. PCB stackup
    Hice esta pregunta en foros de Cypress también y obtuve esta recomendación.
      

    PCB de 4 capas:

         
    • Coloque los sensores en la capa superior de la PCB.
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    • Encamine las trazas del sensor en la capa 2.
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    • Coloque un relleno de escotilla de traza de 7 mil y un espaciado de 70 mil y conéctelo al suelo en la capa 3.
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    • Coloque los componentes en la capa inferior. Las áreas desocupadas se pueden rellenar con un relleno de cobre de escotilla de 7 mil de trazo y un espacio de 70 mil y se deben conectar a tierra.
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El problema con este stackup es que solo obtengo una capa para componentes y trazados digitales, pero necesito al menos dos capas para señales digitales.

¿Entonces debería elegir un stackup de seis capas? En caso afirmativo, ¿cuál debería ser la configuración de cobre, prepreg y núcleo?

¿Puedo hacer planos de energía de capa 3 y capa 4 en un stackup de seis capas? Para las PCB normales de seis capas, generalmente la capa 2 y la capa 5 son planos de potencia, pero aquí necesito trazas de sensores en la capa 2. Otro requisito para los PCB sensores capacitivos es que el espacio entre las trazas del sensor (capa 2) y el plano de tierra (capa 3) debe ser mayor para minimizar la capacitancia parásita.

  1. LEDs SMD en la capa superior
    La recomendación más común para la iluminación de fondo en tales aplicaciones es taladrar un agujero en el centro del electrodo del botón y colocar los LED de encendido en la parte inferior. Pero como tengo muchos componentes para colocar, no puedo tener un orificio de 2-3 mm cada 20 mm.

Entonces, ¿puedo colocar los LED de montaje en superficie (por ejemplo, 0603) en la capa superior en los centros de los electrodos? Nunca he visto tal ejemplo en las pautas de diseño de los fabricantes.

Editar:

¿Puedo ir con esta pila de 5 capas impar? Satisface las recomendaciones de CapSense y me da dos capas para señales digitales :)

    
pregunta Shihab

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La cantidad de capas no debería importar, siempre y cuando controle cuidadosamente la capacitancia que ven los botones. Si puede controlar la capacitancia desde las almohadillas sensoras de la capa superior y sus trazas hasta el plano de referencia más cercano, debería estar seguro de hacer lo que quiera debajo de ese plano si no me equivoco (tenga en cuenta que esta recomendación no se basa). en la experiencia!) como el acoplamiento capacitivo será principalmente al primer plano de referencia.

También debe ser muy consciente de que los botones y sus trazas son un peligro de EMC y son sensibles al acoplamiento parasitario. Todas sus cosas digitales tienen el potencial de enviarlo de vuelta a la mesa de dibujo cuando su tarjeta falla las pruebas de EMC debido al acoplamiento a las almohadillas de los sensores.

He hecho un diseño capacitivo de 4 capas antes, pero no tengo componentes electrónicos adicionales, excepto la traducción de nivel, I2C y algunos LED. Pero recuerdo que los LED encendían y apagaban los niveles de medición de los sensores de manera visible, tan sensibles a EMI.

Si yo fuera por un stackup de 6 capas. Consideraría este (hasta para el escrutinio aquí).

-Sensor pads + rastros

- Tierra de referencia (tierra del sensor)

-Poder

-Signal

-Ground

-Signal

El razonamiento es que las dos primeras capas establecen la capacitancia de la almohadilla, la siguiente capa de potencia proporciona aislamiento de las señales digitales contra las almohadillas del sensor al mantener cualquier corriente de retorno digital que de otra manera podría fluir en la tierra del sensor. Este stackup también se llena con planos de referencia cerca de cualquier capa de señal digital. Esto es con lo que personalmente empezaría.

El problema principal con la adición de capas es que la distancia promedio entre ellas se hace cada vez más pequeña, es posible que necesite diseñar la pila de capas para realmente cuadrar las capas internas, para obtener la separación necesaria entre el suelo del sensor y las almohadillas. Si bien todavía se mantiene un stackup simétrico, ya que los asimétricos son realmente impopulares por muchas razones.

    
respondido por el Stonie

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