Quan es dissenya PCB, una de les preguntes més bàsiques a tenir en compte és implementar els requisits de les funcions del circuit que necessiten quant a la capa de cablejat, el pla de terra i el pla de potència i la capa de cablejat de la placa de circuit imprès, el pla de terra i la potència. determinació plana del nombre de capes i la funció del circuit, integritat del senyal, EMI, EMC, costos de fabricació i altres requisits.

Per a la majoria dels dissenys, hi ha molts requisits conflictius sobre els requisits de rendiment de la PCB, el cost objectiu, la tecnologia de fabricació i la complexitat del sistema. El disseny laminat de PCB sol ser una decisió de compromís després de considerar diversos factors. Els circuits digitals d'alta velocitat i els circuits de bigotis solen dissenyar-se amb plaques multicapa.

Aquí hi ha vuit principis per al disseny en cascada:

1. Delaminació

En un PCB multicapa, normalment hi ha una capa de senyal (S), un pla d'alimentació (P) i un pla de connexió a terra (GND). El pla de potència i el pla de terra solen ser plans sòlids no segmentats que proporcionaran un bon camí de retorn de corrent de baixa impedància per al corrent de les línies de senyal adjacents.

La majoria de les capes de senyal es troben entre aquestes fonts d'alimentació o capes del plànol de referència del sòl, formant línies de bandes simètriques o asimètriques. Les capes superior i inferior d'un PCB multicapa s'utilitzen normalment per col·locar components i una petita quantitat de cablejat. El cablejat d'aquests senyals no ha de ser massa llarg per reduir la radiació directa causada pel cablejat.

2. Determineu el pla de referència de potència únic

L'ús de condensadors de desacoblament és una mesura important per resoldre la integritat de la font d'alimentació. Els condensadors de desacoblament només es poden col·locar a la part superior i inferior de la PCB. L'encaminament del condensador de desacoblament, el coixinet de soldadura i el pas del forat afectaran seriosament l'efecte del condensador de desacoblament, que requereix que el disseny tingui en compte que l'encaminament del condensador de desacoblament ha de ser el més curt i ample possible, i el cable connectat al forat hauria de ser també sigui el més breu possible. Per exemple, en un circuit digital d'alta velocitat, és possible col·locar el condensador de desacoblament a la capa superior de la PCB, assignar la capa 2 al circuit digital d'alta velocitat (com el processador) com a capa de potència, capa 3. com a capa de senyal i la capa 4 com a terra del circuit digital d'alta velocitat.

A més, cal assegurar-se que l'encaminament del senyal impulsat pel mateix dispositiu digital d'alta velocitat pren la mateixa capa de potència que el pla de referència, i aquesta capa d'alimentació és la capa d'alimentació del dispositiu digital d'alta velocitat.

3. Determineu el pla de referència multipotència

El pla de referència multipotència es dividirà en diverses regions sòlides amb diferents voltatges. Si la capa de senyal és adjacent a la capa de potència múltiple, el corrent de senyal a la capa de senyal propera trobarà un camí de retorn insatisfactori, que provocarà buits en el camí de retorn.

Per als senyals digitals d'alta velocitat, aquest disseny de camí de retorn no raonable pot causar problemes greus, per la qual cosa es requereix que el cablejat del senyal digital d'alta velocitat estigui allunyat del pla de referència multipotència.

4.Determinar diversos plans de referència del sòl

 Diversos plans de referència de terra (plans de posada a terra) poden proporcionar un bon camí de retorn de corrent de baixa impedància, que pot reduir l'EMl de mode comú. El pla de terra i el pla de potència han d'estar estretament acoblats, i la capa de senyal ha d'estar fortament acoblada al pla de referència adjacent. Això es pot aconseguir reduint el gruix del mitjà entre capes.

5. Dissenyeu una combinació de cablejat raonablement

Les dues capes abastades per un camí de senyal s'anomenen "combinació de cablejat". La millor combinació de cablejat està dissenyada per evitar que el corrent de retorn flueixi d'un pla de referència a un altre, sinó que flueixi d'un punt (cara) d'un pla de referència a un altre. Per completar el cablejat complex, la conversió entre capes del cablejat és inevitable. Quan el senyal es converteix entre capes, s'ha d'assegurar que el corrent de retorn flueixi sense problemes d'un pla de referència a un altre. En un disseny, és raonable considerar les capes adjacents com una combinació de cablejat.

Si un camí de senyal necessita abastar diverses capes, normalment no és un disseny raonable utilitzar-lo com a combinació de cablejat, perquè un camí a través de diverses capes no és irregular per als corrents de retorn. Tot i que la molla es pot reduir col·locant un condensador de desacoblament a prop del forat passant o reduint el gruix del medi entre els plans de referència, no és un bon disseny.

6.Configuració de la direcció del cablejat

Quan la direcció del cablejat s'estableix a la mateixa capa de senyal, s'ha d'assegurar que la majoria de les direccions del cablejat són coherents i han de ser ortogonals a les direccions de cablejat de les capes de senyal adjacents. Per exemple, la direcció del cablejat d'una capa de senyal es pot establir en la direcció de l'"eix Y", i la direcció del cablejat d'una altra capa de senyal adjacent es pot establir en la direcció de l'"eix X".

7. Ava adoptar l'estructura de capa uniforme 

A partir de la laminació de PCB dissenyada, es pot trobar que el disseny de laminació clàssic és gairebé totes les capes parells, en lloc de capes estranyes, aquest fenomen és causat per una varietat de factors.

A partir del procés de fabricació de la placa de circuit imprès, podem saber que tota la capa conductora de la placa de circuit s'emmagatzema a la capa central, el material de la capa central és generalment una placa de revestiment de doble cara, quan s'utilitza plenament la capa central. , la capa conductora de la placa de circuit imprès és uniforme

Fins i tot les plaques de circuit imprès de capes tenen avantatges de costos. A causa de l'absència d'una capa de suport i revestiment de coure, el cost de les capes senars de matèries primeres de PCB és lleugerament inferior al cost de les capes parells de PCB. Tanmateix, el cost de processament del PCB de capa ODd és òbviament superior al del PCB de capa uniforme perquè el PCB de capa ODd ha d'afegir un procés d'unió de capa central laminat no estàndard sobre la base del procés d'estructura de la capa central. En comparació amb l'estructura de la capa bàsica comuna, afegir un revestiment de coure fora de l'estructura de la capa central conduirà a una menor eficiència de producció i un cicle de producció més llarg. Abans de laminar, la capa del nucli exterior requereix un processament addicional, la qual cosa augmenta el risc de ratllar-se i deteriorar la capa exterior. L'augment de la manipulació exterior augmentarà significativament els costos de fabricació.

Quan les capes interiors i exteriors de la placa de circuit imprès es refreden després del procés d'unió de circuits multicapa, la diferent tensió de laminació produirà diferents graus de flexió a la placa de circuit imprès. I a mesura que augmenta el gruix de la placa, augmenta el risc de doblegar una placa de circuit imprès compost amb dues estructures diferents. Les plaques de circuits de capes estranyes són fàcils de doblegar, mentre que les plaques de circuits impresos de capa uniforme poden evitar la flexió.

Si la placa de circuit imprès està dissenyada amb un nombre senar de capes de potència i un nombre parell de capes de senyal, es pot adoptar el mètode per afegir capes de potència. Un altre mètode senzill és afegir una capa de connexió a terra al mig de la pila sense canviar els altres paràmetres. És a dir, el PCB es connecta en un nombre imparell de capes i, a continuació, es duplica una capa de connexió a terra al mig.

8.  Consideració de costos

Pel que fa al cost de fabricació, les plaques de circuits multicapa són sens dubte més cares que les plaques de circuits d'una i doble capa amb la mateixa àrea de PCB, i com més capes, més alt serà el cost. Tanmateix, quan es consideren la realització de les funcions del circuit i la miniaturització de la placa de circuit, per garantir la integritat del senyal, EMl, EMC i altres indicadors de rendiment, s'han d'utilitzar plaques de circuit multicapa en la mesura del possible. En general, la diferència de cost entre les plaques de circuit multicapa i les plaques de circuit d'una sola capa i de dues capes no és molt superior a l'esperada.