Al diseñar una PCB, una de las cuestiones más básicas a considerar es implementar los requisitos de las funciones del circuito necesarios para la capa de cableado, el plano de tierra y el plano de potencia, y la capa de cableado de la placa de circuito impreso, el plano de tierra y el plano de potencia. determinación plana del número de capas y la función del circuito, integridad de la señal, EMI, EMC, costos de fabricación y otros requisitos.

Para la mayoría de los diseños, existen muchos requisitos contradictorios sobre los requisitos de rendimiento de la PCB, el costo objetivo, la tecnología de fabricación y la complejidad del sistema. El diseño laminado de PCB suele ser una decisión de compromiso después de considerar varios factores. Los circuitos digitales de alta velocidad y los circuitos de bigotes suelen estar diseñados con placas multicapa.

Aquí hay ocho principios para el diseño en cascada:

1. Delaminacion

En una PCB multicapa, generalmente hay una capa de señal (S), un plano de fuente de alimentación (P) y un plano de conexión a tierra (GND). El plano de potencia y el plano de TIERRA generalmente son planos sólidos no segmentados que proporcionarán una buena ruta de retorno de corriente de baja impedancia para la corriente de líneas de señal adyacentes.

La mayoría de las capas de señal están ubicadas entre estas fuentes de energía o capas del plano de referencia del suelo, formando líneas de bandas simétricas o asimétricas. Las capas superior e inferior de una PCB multicapa se suelen utilizar para colocar componentes y una pequeña cantidad de cableado. El cableado de estas señales no debe ser demasiado largo para reducir la radiación directa provocada por el cableado.

2. Determinar el plano de referencia de potencia única.

El uso de condensadores de desacoplamiento es una medida importante para solucionar la integridad del suministro eléctrico. Los condensadores de desacoplamiento sólo se pueden colocar en la parte superior e inferior de la PCB. El enrutamiento del capacitor de desacoplamiento, la almohadilla de soldadura y el paso del orificio afectará seriamente el efecto del capacitor de desacoplamiento, lo que requiere que el diseño debe considerar que el enrutamiento del capacitor de desacoplamiento debe ser lo más corto y ancho posible, y el cable conectado al orificio debe también ser lo más breve posible. Por ejemplo, en un circuito digital de alta velocidad, es posible colocar el condensador de desacoplamiento en la capa superior de la PCB, asignar la capa 2 al circuito digital de alta velocidad (como el procesador) como capa de energía, capa 3 como capa de señal y capa 4 como tierra del circuito digital de alta velocidad.

Además, es necesario garantizar que el enrutamiento de la señal impulsado por el mismo dispositivo digital de alta velocidad adopte la misma capa de energía que el plano de referencia, y que esta capa de energía sea la capa de suministro de energía del dispositivo digital de alta velocidad.

3. Determinar el plano de referencia multipotencia.

El plano de referencia de múltiples potencias se dividirá en varias regiones sólidas con diferentes voltajes. Si la capa de señal es adyacente a la capa de múltiples potencias, la corriente de señal en la capa de señal cercana encontrará una ruta de retorno insatisfactoria, lo que provocará espacios en la ruta de retorno.

Para señales digitales de alta velocidad, este diseño irrazonable de la ruta de retorno puede causar problemas graves, por lo que es necesario que el cableado de señales digitales de alta velocidad esté alejado del plano de referencia de múltiples potencias.

4.Determinar múltiples planos de referencia del terreno.

 Múltiples planos de referencia a tierra (planos de puesta a tierra) pueden proporcionar una buena ruta de retorno de corriente de baja impedancia, lo que puede reducir la EMl en modo común. El plano de tierra y el plano de potencia deben estar estrechamente acoplados, y la capa de señal debe estar estrechamente acoplada al plano de referencia adyacente. Esto se puede lograr reduciendo el espesor del medio entre capas.

5. Diseñe la combinación de cableado de manera razonable

Las dos capas que abarca una ruta de señal se denominan "combinación de cableado". La mejor combinación de cableado está diseñada para evitar que la corriente de retorno fluya de un plano de referencia a otro, sino que fluya de un punto (cara) de un plano de referencia a otro. Para completar el cableado complejo, la conversión entre capas del cableado es inevitable. Cuando la señal se convierte entre capas, se debe garantizar que la corriente de retorno fluya suavemente de un plano de referencia a otro. En un diseño, es razonable considerar capas adyacentes como una combinación de cableado.

Si una ruta de señal necesita abarcar varias capas, generalmente no es un diseño razonable usarla como una combinación de cableado, porque una ruta a través de múltiples capas no es irregular para las corrientes de retorno. Aunque el resorte se puede reducir colocando un condensador de desacoplamiento cerca del orificio pasante o reduciendo el espesor del medio entre los planos de referencia, no es un buen diseño.

6.Configuración de la dirección del cableado

Cuando la dirección del cableado se establece en la misma capa de señal, se debe garantizar que la mayoría de las direcciones del cableado sean consistentes y deben ser ortogonales a las direcciones del cableado de las capas de señal adyacentes. Por ejemplo, la dirección del cableado de una capa de señal se puede configurar en la dirección del "eje Y", y la dirección del cableado de otra capa de señal adyacente se puede configurar en la dirección del "eje X".

7. Unadoptó la estructura de capas uniformes 

A partir de la laminación de PCB diseñada, se puede encontrar que el diseño de laminación clásico es casi todo de capas pares, en lugar de capas impares; este fenómeno es causado por una variedad de factores.

Del proceso de fabricación de la placa de circuito impreso, podemos saber que toda la capa conductora de la placa de circuito se guarda en la capa central, el material de la capa central es generalmente un tablero de revestimiento de doble cara, cuando se utiliza completamente la capa central. , la capa conductora de la placa de circuito impreso es uniforme

Incluso las placas de circuito impreso por capas tienen ventajas económicas. Debido a la ausencia de una capa de medio y revestimiento de cobre, el costo de las capas impares de materias primas de PCB es ligeramente menor que el costo de las capas pares de PCB. Sin embargo, el costo de procesamiento de la PCB de capa impar es obviamente mayor que el de la PCB de capa uniforme porque la PCB de capa impar necesita agregar un proceso de unión de capa central laminada no estándar sobre la base del proceso de estructura de capa central. En comparación con la estructura de capa central común, agregar un revestimiento de cobre fuera de la estructura de capa central conducirá a una menor eficiencia de producción y un ciclo de producción más largo. Antes de laminar, la capa central exterior requiere un procesamiento adicional, lo que aumenta el riesgo de rayar y mal fijar la capa exterior. La mayor manipulación exterior aumentará significativamente los costes de fabricación.

Cuando las capas interior y exterior de la placa de circuito impreso se enfrían después del proceso de unión del circuito multicapa, la diferente tensión de laminación producirá diferentes grados de flexión en la placa de circuito impreso. Y a medida que aumenta el grosor de la placa, aumenta el riesgo de doblar una placa de circuito impreso compuesta con dos estructuras diferentes. Las placas de circuito de capas impares son fáciles de doblar, mientras que las placas de circuito impreso de capas pares pueden evitar doblarse.

Si la placa de circuito impreso está diseñada con un número impar de capas de energía y un número par de capas de señal, se puede adoptar el método de agregar capas de energía. Otro método simple es agregar una capa de conexión a tierra en el medio de la pila sin cambiar las otras configuraciones. Es decir, la PCB se conecta en un número impar de capas y luego se duplica una capa de conexión a tierra en el medio.

8.  Consideración de costos

En términos de costo de fabricación, las placas de circuito multicapa son definitivamente más caras que las placas de circuito de una o dos capas con la misma área de PCB, y cuantas más capas, mayor será el costo. Sin embargo, al considerar la realización de funciones de circuito y la miniaturización de la placa de circuito, para garantizar la integridad de la señal, EMl, EMC y otros indicadores de rendimiento, se deben utilizar placas de circuito multicapa en la medida de lo posible. En general, la diferencia de costo entre las placas de circuitos multicapa y las placas de circuitos de una y dos capas no es mucho mayor de lo esperado.