عند تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور، أحد الأسئلة الأساسية التي يجب مراعاتها هو تنفيذ متطلبات وظائف الدائرة التي تحتاج إلى مقدار طبقة الأسلاك والمستوى الأرضي ومستوى الطاقة وطبقة أسلاك لوحة الدوائر المطبوعة والمستوى الأرضي والطاقة تحديد مستوى عدد الطبقات ووظيفة الدائرة، وسلامة الإشارة، وEMI، وEMC، وتكاليف التصنيع وغيرها من المتطلبات.

بالنسبة لمعظم التصاميم، هناك العديد من المتطلبات المتضاربة بشأن متطلبات أداء ثنائي الفينيل متعدد الكلور، والتكلفة المستهدفة، وتكنولوجيا التصنيع، وتعقيد النظام. عادة ما يكون التصميم الرقائقي لثنائي الفينيل متعدد الكلور قرارًا وسطًا بعد النظر في عوامل مختلفة. عادةً ما يتم تصميم الدوائر الرقمية عالية السرعة والدوائر الطولية بألواح متعددة الطبقات.

فيما يلي ثمانية مبادئ للتصميم المتتالي:

1. Dالتصفيح

في PCB متعدد الطبقات، توجد عادةً طبقة الإشارة (S)، ومستوى مصدر الطاقة (P)، ومستوى التأريض (GND). عادةً ما يكون مستوى الطاقة والمستوى الأرضي عبارة عن طائرات صلبة غير مجزأة توفر مسارًا جيدًا لعودة التيار منخفض المعاوقة لتيار خطوط الإشارة المجاورة.

وتقع معظم طبقات الإشارة بين مصادر الطاقة هذه أو طبقات المستوى المرجعي الأرضي، مما يشكل خطوط نطاقية متماثلة أو غير متماثلة. عادةً ما يتم استخدام الطبقات العلوية والسفلية من ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات لوضع المكونات وكمية صغيرة من الأسلاك. يجب ألا تكون أسلاك هذه الإشارات طويلة جدًا لتقليل الإشعاع المباشر الناتج عن الأسلاك.

2. تحديد المستوى المرجعي للطاقة الواحدة

يعد استخدام مكثفات الفصل إجراءً مهمًا لحل مشكلة سلامة مصدر الطاقة. لا يمكن وضع مكثفات الفصل إلا في الجزء العلوي والسفلي من لوحة PCB. سيؤثر توجيه مكثف الفصل ووسادة اللحام وممر الثقب بشكل خطير على تأثير مكثف الفصل، الأمر الذي يتطلب أن يأخذ التصميم في الاعتبار أن توجيه مكثف الفصل يجب أن يكون قصيرًا وواسعًا قدر الإمكان، ويجب أن يكون السلك المتصل بالفتحة تكون أيضًا قصيرة قدر الإمكان. على سبيل المثال، في دائرة رقمية عالية السرعة، من الممكن وضع مكثف الفصل على الطبقة العليا من PCB، وتعيين الطبقة 2 للدائرة الرقمية عالية السرعة (مثل المعالج) كطبقة الطاقة، الطبقة 3 كطبقة الإشارة، والطبقة 4 كأرضية للدائرة الرقمية عالية السرعة.

بالإضافة إلى ذلك، من الضروري التأكد من أن توجيه الإشارة التي يقودها نفس الجهاز الرقمي عالي السرعة يأخذ نفس طبقة الطاقة مثل المستوى المرجعي، وطبقة الطاقة هذه هي طبقة مصدر الطاقة للجهاز الرقمي عالي السرعة.

3. تحديد المستوى المرجعي متعدد القوى

سيتم تقسيم المستوى المرجعي متعدد القوى إلى عدة مناطق صلبة بجهود مختلفة. إذا كانت طبقة الإشارة مجاورة للطبقة متعددة القوى، فإن تيار الإشارة على طبقة الإشارة القريبة سيواجه مسار عودة غير مرض، مما سيؤدي إلى وجود فجوات في مسار العودة.

بالنسبة للإشارات الرقمية عالية السرعة، يمكن أن يسبب تصميم مسار العودة غير المعقول مشاكل خطيرة، لذلك يلزم أن تكون أسلاك الإشارة الرقمية عالية السرعة بعيدًا عن المستوى المرجعي متعدد الطاقة.

4.تحديد طائرات مرجعية أرضية متعددة

 يمكن أن توفر المستويات المرجعية الأرضية المتعددة (مستويات التأريض) مسارًا جيدًا لإرجاع التيار منخفض المعاوقة، مما يمكن أن يقلل من EMl في الوضع الشائع. يجب أن يكون المستوى الأرضي ومستوى الطاقة مقترنين بإحكام، ويجب أن تكون طبقة الإشارة مقترنة بإحكام بالمستوى المرجعي المجاور. يمكن تحقيق ذلك عن طريق تقليل سمك الوسط بين الطبقات.

5. تصميم مجموعة الأسلاك بشكل معقول

تسمى الطبقتان الممتدتان عبر مسار الإشارة بـ "مجموعة الأسلاك". تم تصميم أفضل مجموعة أسلاك لتجنب تدفق التيار الراجع من مستوى مرجعي إلى آخر، ولكن بدلاً من ذلك يتدفق من نقطة (وجه) من مستوى مرجعي إلى آخر. من أجل استكمال الأسلاك المعقدة، فإن تحويل الأسلاك البينية أمر لا مفر منه. عندما يتم تحويل الإشارة بين الطبقات، يجب التأكد من تدفق تيار العودة بسلاسة من مستوى مرجعي إلى آخر. في التصميم، من المعقول اعتبار الطبقات المجاورة بمثابة مجموعة من الأسلاك.

إذا كان مسار الإشارة يحتاج إلى أن يمتد على طبقات متعددة، فعادةً ليس من المعقول تصميم استخدامه كمجموعة أسلاك، لأن المسار عبر طبقات متعددة ليس غير مكتمل للتيارات المرتدة. على الرغم من أنه يمكن تقليل الزنبرك عن طريق وضع مكثف فصل بالقرب من الفتحة أو تقليل سمك الوسط بين المستويات المرجعية، إلا أنه ليس تصميمًا جيدًا.

6.تحديد اتجاه الأسلاك

عندما يتم تعيين اتجاه الأسلاك على نفس طبقة الإشارة، يجب التأكد من أن معظم اتجاهات الأسلاك متسقة، ويجب أن تكون متعامدة مع اتجاهات الأسلاك لطبقات الإشارة المجاورة. على سبيل المثال، يمكن ضبط اتجاه الأسلاك لطبقة إشارة واحدة على اتجاه "المحور Y"، ويمكن ضبط اتجاه الأسلاك لطبقة إشارة مجاورة أخرى على اتجاه "المحور X".

7. أتبنى بنية الطبقة الزوجية 

يمكن أن نجد من تصفيح ثنائي الفينيل متعدد الكلور المصمم أن تصميم التصفيح الكلاسيكي يتكون تقريبًا من طبقات متساوية، وليس طبقات فردية، وتنتج هذه الظاهرة عن مجموعة متنوعة من العوامل.

من عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة، يمكننا أن نعرف أن كل الطبقة الموصلة في لوحة الدائرة يتم حفظها على الطبقة الأساسية، وتكون مادة الطبقة الأساسية بشكل عام عبارة عن لوح كسوة على الوجهين، عند الاستخدام الكامل للطبقة الأساسية ، الطبقة الموصلة للوحة الدوائر المطبوعة متساوية

حتى لوحات الدوائر المطبوعة ذات الطبقات لها مزايا من حيث التكلفة. نظرًا لعدم وجود طبقة من الوسائط والكسوة النحاسية، فإن تكلفة الطبقات ذات الأرقام الفردية من المواد الخام لثنائي الفينيل متعدد الكلور أقل قليلاً من تكلفة الطبقات الزوجية من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ومع ذلك، فإن تكلفة معالجة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذو الطبقة ODd أعلى بشكل واضح من تكلفة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذو الطبقة الزوجية لأن ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذي الطبقة ODd يحتاج إلى إضافة عملية ربط طبقة أساسية مغلفة غير قياسية على أساس عملية هيكل الطبقة الأساسية. بالمقارنة مع هيكل الطبقة الأساسية المشتركة، فإن إضافة الكسوة النحاسية خارج هيكل الطبقة الأساسية سيؤدي إلى انخفاض كفاءة الإنتاج ودورة إنتاج أطول. قبل التصفيح، تتطلب الطبقة الأساسية الخارجية معالجة إضافية، مما يزيد من خطر خدش الطبقة الخارجية وسوء تماسكها. ستؤدي زيادة المعالجة الخارجية إلى زيادة تكاليف التصنيع بشكل كبير.

عندما يتم تبريد الطبقات الداخلية والخارجية للوحة الدائرة المطبوعة بعد عملية ربط الدائرة متعددة الطبقات، فإن توتر التصفيح المختلف سوف ينتج درجات مختلفة من الانحناء على لوحة الدائرة المطبوعة. ومع زيادة سمك اللوحة، يزداد خطر ثني لوحة الدوائر المطبوعة المركبة ذات بنيتين مختلفتين. من السهل ثني لوحات الدوائر ذات الطبقة الفردية، في حين أن لوحات الدوائر المطبوعة ذات الطبقة الزوجية يمكن أن تتجنب الانحناء.

إذا تم تصميم لوحة الدوائر المطبوعة بعدد فردي من طبقات الطاقة وعدد زوجي من طبقات الإشارة، فيمكن اعتماد طريقة إضافة طبقات الطاقة. هناك طريقة بسيطة أخرى تتمثل في إضافة طبقة أرضية في منتصف المكدس دون تغيير الإعدادات الأخرى. وهذا يعني أن PCB يتم توصيله بعدد فردي من الطبقات، ثم يتم تكرار طبقة التأريض في المنتصف.

8.  النظر في التكلفة

من حيث تكلفة التصنيع، تعد لوحات الدوائر متعددة الطبقات بالتأكيد أكثر تكلفة من لوحات الدوائر أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة التي لها نفس مساحة PCB، وكلما زاد عدد الطبقات، زادت التكلفة. ومع ذلك، عند النظر في تحقيق وظائف الدائرة وتصغير لوحة الدائرة، لضمان سلامة الإشارة وEMl وEMC ومؤشرات الأداء الأخرى، ينبغي استخدام لوحات الدوائر متعددة الطبقات قدر الإمكان. وبشكل عام، فإن فرق التكلفة بين لوحات الدوائر متعددة الطبقات ولوحات الدوائر ذات الطبقة الواحدة والطبقتين ليس أعلى بكثير من المتوقع