Prilikom dizajniranja PCB-a, jedno od najosnovnijih pitanja koje treba uzeti u obzir je implementacija zahtjeva funkcija kola u odnosu na količinu sloja ožičenja, ravni uzemljenja i ravni napajanja, te sloja ožičenja tiskane ploče, ravni uzemljenja i snage. Određivanje broja slojeva i funkcije kola, integriteta signala, EMI, EMC, troškova proizvodnje i drugih zahtjeva.

Za većinu dizajna postoji mnogo suprotstavljenih zahtjeva u pogledu zahtjeva za performansama PCB-a, ciljanih troškova, tehnologije proizvodnje i složenosti sistema. Laminirani dizajn PCB-a je obično kompromisna odluka nakon razmatranja različitih faktora. Brza digitalna kola i strujna kola su obično dizajnirana sa višeslojnim pločama.

Evo osam principa za kaskadni dizajn:

1. Delaminacija

U višeslojnom PCB-u obično postoje sloj signala (S), ravan napajanja (P) i ravan uzemljenja (GND). Ravan napajanja i ravan GROUND su obično nesegmentirane čvrste ravni koje će pružiti dobru povratnu putanju struje niske impedancije za struju susjednih signalnih linija.

Većina slojeva signala nalazi se između ovih izvora energije ili slojeva referentne ravni tla, formirajući simetrične ili asimetrične trakaste linije. Gornji i donji sloj višeslojne PCB-a obično se koriste za postavljanje komponenti i male količine ožičenja. Ožičenje ovih signala ne bi trebalo biti predugo da bi se smanjilo direktno zračenje uzrokovano ožičenjem.

2. Odredite jednu referentnu ravan snage

Upotreba kondenzatora za razdvajanje je važna mjera za rješavanje integriteta napajanja. Kondenzatori za razdvajanje mogu se postaviti samo na vrhu i na dno PCB-a. Usmjeravanje kondenzatora za razdvajanje, jastučića za lemljenje i prolaza rupe će ozbiljno utjecati na učinak kondenzatora za razdvajanje, što zahtijeva da dizajn mora uzeti u obzir da usmjeravanje kondenzatora za razdvajanje treba biti što je moguće kraće i šire, a žica spojena na rupu treba takođe biti što kraći. Na primjer, u digitalnom kolu velike brzine, moguće je postaviti kondenzator za razdvajanje na gornji sloj PCB-a, dodijeliti sloj 2 digitalnom kolu velike brzine (kao što je procesor) kao sloj snage, sloj 3 kao sloj signala, a sloj 4 kao uzemljenje digitalnog kola velike brzine.

Osim toga, potrebno je osigurati da usmjeravanje signala koje pokreće isti digitalni uređaj velike brzine uzima isti sloj energije kao referentna ravan, a ovaj sloj napajanja je sloj napajanja digitalnog uređaja velike brzine.

3. Odredite referentnu ravan višestrukih snaga

Referentna ravan sa više snaga biće podeljena na nekoliko čvrstih regiona sa različitim naponima. Ako je signalni sloj u blizini sloja višestruke snage, struja signala na obližnjem sloju signala će naići na nezadovoljavajući povratni put, što će dovesti do praznina u povratnom putu.

Za digitalne signale velike brzine, ovaj nerazuman dizajn povratne putanje može uzrokovati ozbiljne probleme, pa je potrebno da ožičenje digitalnog signala velike brzine bude udaljeno od referentne ravni s više snaga.

4.Odredite više referentnih ravni tla

 Višestruke referentne ravni uzemljenja (ravne uzemljenja) mogu pružiti dobru povratnu putanju struje niske impedancije, što može smanjiti uobičajeni EMl. Uzemljena i strujna ravnina treba da budu čvrsto spojeni, a sloj signala treba da bude čvrsto povezan sa susednom referentnom ravninom. To se može postići smanjenjem debljine medija između slojeva.

5. Dizajnirajte razumnu kombinaciju ožičenja

Dva sloja obuhvaćena signalnom putanjom nazivaju se "kombinacija ožičenja". Najbolja kombinacija ožičenja je dizajnirana tako da se izbjegne povratna struja koja teče iz jedne referentne ravni u drugu, ali umjesto toga teče od jedne točke (lice) jedne referentne ravnine do druge. Kako bi se završilo složeno ožičenje, međuslojna konverzija ožičenja je neizbježna. Kada se signal pretvara između slojeva, potrebno je osigurati da povratna struja teče glatko iz jedne referentne ravni u drugu. U dizajnu, razumno je uzeti u obzir susjedne slojeve kao kombinaciju ožičenja.

Ako put signala treba da se prostire na više slojeva, obično nije razumno koristiti ga kao kombinaciju ožičenja, jer put kroz više slojeva nije nejednak za povratne struje. Iako se opruga može smanjiti postavljanjem kondenzatora za razdvajanje blizu prolaznog otvora ili smanjenjem debljine medija između referentnih ravnina, to nije dobar dizajn.

6.Postavljanje smjera ožičenja

Kada je smjer ožičenja postavljen na istom sloju signala, on bi trebao osigurati da je većina smjerova ožičenja konzistentna i trebala bi biti ortogonalna u odnosu na smjerove ožičenja susjednih slojeva signala. Na primjer, smjer ožičenja jednog signalnog sloja može se postaviti u smjeru "Y-ose", a smjer ožičenja drugog susjednog signalnog sloja može se postaviti na smjer "X-ose".

7. Ausvojila strukturu ravnomjernog sloja 

Iz dizajnirane PCB laminacije može se utvrditi da je klasični dizajn laminacije gotovo svi parni slojevi, a ne neparni slojevi, ovaj fenomen je uzrokovan raznim faktorima.

Iz proizvodnog procesa tiskane ploče, možemo znati da je sav vodljivi sloj u pločici spremljen na sloju jezgre, materijal jezgrenog sloja je općenito dvostrana ploča za oblaganje, kada se potpuna upotreba jezgrenog sloja , provodni sloj štampane ploče je ujednačen

Čak i slojevite štampane ploče imaju prednosti u pogledu troškova. Zbog odsustva sloja medija i bakrene obloge, cijena neparnih slojeva PCB sirovina je nešto niža od cijene parnih slojeva PCB-a. Međutim, troškovi obrade PCB-a sa ODd slojem očito su veći nego za PCB sa ravnomjernim slojem jer PCB sa ODd slojem treba dodati nestandardni laminirani proces vezivanja sloja jezgre na osnovu procesa strukture sloja jezgre. U poređenju sa uobičajenom strukturom sloja jezgre, dodavanje bakrene obloge izvan strukture sloja jezgre će dovesti do niže efikasnosti proizvodnje i dužeg proizvodnog ciklusa. Prije laminiranja, vanjski sloj jezgre zahtijeva dodatnu obradu, što povećava rizik od grebanja i pogrešnog postavljanja vanjskog sloja. Povećano vanjsko rukovanje će značajno povećati troškove proizvodnje.

Kada se unutrašnji i spoljašnji slojevi štampane ploče ohlade nakon procesa vezivanja višeslojnih kola, različita napetost laminacije će proizvesti različite stepene savijanja na štampanoj ploči. A kako se debljina ploče povećava, povećava se rizik od savijanja kompozitne štampane ploče s dvije različite strukture. Ploče sa neparnim slojem lako se savijaju, dok se štampane ploče sa parnim slojem mogu izbjeći savijanje.

Ako je štampana ploča dizajnirana sa neparnim brojem slojeva snage i parnim brojem slojeva signala, može se usvojiti metod dodavanja slojeva snage. Još jedna jednostavna metoda je dodavanje sloja uzemljenja u sredinu hrpe bez promjene ostalih postavki. To jest, PCB je ožičen u neparan broj slojeva, a zatim se sloj uzemljenja duplira u sredini.

8.  Razmatranje troškova

Što se tiče troškova proizvodnje, višeslojne ploče su definitivno skuplje od jednoslojnih i dvoslojnih ploča s istom površinom PCB-a, a što je više slojeva, to je cijena veća. Međutim, kada se razmatra realizacija funkcija kola i minijaturizacija ploča, da bi se osigurao integritet signala, EMl, EMC i drugi indikatori performansi, treba koristiti višeslojne ploče sa kola koliko god je to moguće. Sve u svemu, razlika u cijeni između višeslojnih ploča i jednoslojnih i dvoslojnih ploča nije mnogo veća od očekivane