Piirilevyä suunniteltaessa yksi peruskysymyksistä on toteuttaa piiritoimintojen vaatimukset, kuinka paljon johdotuskerros, maataso ja tehotaso sekä piirilevyn johdotuskerros, maataso ja teho tarvitsevat. kerrosten lukumäärän ja piirin toiminnan tasomääritys, signaalin eheys, EMI, EMC, valmistuskustannukset ja muut vaatimukset.

Useimmissa malleissa on monia ristiriitaisia ​​vaatimuksia piirilevyjen suorituskykyvaatimuksista, tavoitekustannuksista, valmistustekniikasta ja järjestelmän monimutkaisuudesta.Piirilevyn laminoitu suunnittelu on yleensä kompromissipäätös eri tekijöiden huomioimisen jälkeen.Suurinopeuksiset digitaalipiirit ja whisker-piirit on yleensä suunniteltu monikerroksisilla korteilla.

Tässä on kahdeksan periaatetta kaskadisuunnittelulle:

1. Delaminaatio

Monikerroksisessa piirilevyssä on yleensä signaalikerros (S), virtalähdetaso (P) ja maadoitustaso (GND).Tehotaso ja GROUND-taso ovat yleensä segmentoimattomia kiinteitä tasoja, jotka tarjoavat hyvän matalaimpedanssisen virran paluupolun viereisten signaalilinjojen virralle.

Suurin osa signaalikerroksista sijaitsee näiden teholähteiden tai maavertailutasokerrosten välissä muodostaen symmetrisiä tai epäsymmetrisiä juovia.Monikerroksisen piirilevyn ylä- ja alakerrosta käytetään yleensä komponenttien ja pienen määrän johdotuksen sijoittamiseen.Näiden signaalien johdotus ei saa olla liian pitkä johdotuksen aiheuttaman suoran säteilyn vähentämiseksi.

2. Määritä yksi tehon vertailutaso

Erotuskondensaattorien käyttö on tärkeä toimenpide teholähteen eheyden ratkaisemiseksi.Irrotuskondensaattorit voidaan sijoittaa vain piirilevyn ylä- ja alaosaan.Irrotuskondensaattorin, juotostyynyn ja reiän läpiviennin reititys vaikuttaa vakavasti irrotuskondensaattorin vaikutukseen, mikä edellyttää suunnittelussa, että irrotuskondensaattorin reitityksen tulee olla mahdollisimman lyhyt ja leveä ja reikään kytketyn johdon tulisi olla myös mahdollisimman lyhyt.Esimerkiksi nopeassa digitaalisessa piirissä on mahdollista sijoittaa erotuskondensaattori piirilevyn ylimmälle kerrokselle, määrittää kerros 2 nopealle digitaaliselle piirille (kuten prosessorille) tehokerrokseksi, kerros 3 signaalikerroksena ja kerros 4 nopean digitaalisen piirin maadoituksena.

Lisäksi on varmistettava, että saman nopean digitaalisen laitteen ohjaama signaalin reititys ottaa saman tehokerroksen kuin vertailutaso, ja tämä tehokerros on nopean digitaalisen laitteen teholähdekerros.

3. Määritä monitehoinen vertailutaso

Monitehoinen vertailutaso jaetaan useisiin kiinteisiin alueisiin, joilla on erilaiset jännitteet.Jos signaalikerros on monitehokerroksen vieressä, läheisen signaalikerroksen signaalivirta kohtaa epätyydyttävän paluutien, mikä johtaa aukkoihin paluutiellä.

Nopeille digitaalisille signaaleille tämä kohtuuton paluutien suunnittelu voi aiheuttaa vakavia ongelmia, joten nopean digitaalisen signaalin johdotuksen on oltava kaukana monitehoreferenssitasosta.

4.Määritä useita maan vertailutasoja

 Useat maavertailutasot (maadoitustasot) voivat tarjota hyvän matalaimpedanssisen virran paluutien, mikä voi vähentää yhteismoodin EMl:ää.Maatason ja tehotason tulee olla tiiviisti kytkettyinä ja signaalikerroksen tulee olla tiukasti kytkettynä viereiseen vertailutasoon.Tämä voidaan saavuttaa vähentämällä väliaineen paksuutta kerrosten välillä.

5. Suunnittele johtoyhdistelmä järkevästi

Signaalipolun kattamia kahta kerrosta kutsutaan "johdotusyhdistelmäksi".Paras johdotusyhdistelmä on suunniteltu estämään paluuvirran kulkeminen vertailutasosta toiseen, vaan sen sijaan se virtaa vertailutason pisteestä (pinnasta) toiseen.Monimutkaisen johdotuksen saattamiseksi päätökseen johdotuksen kerrosten välinen muuntaminen on väistämätöntä.Kun signaalia muunnetaan kerrosten välillä, paluuvirran tulee olla tasaista virtaa referenssitasolta toiselle.Suunnittelussa on järkevää tarkastella vierekkäisiä kerroksia johdotusyhdistelmänä.

Jos signaalipolun on katettava useita kerroksia, ei yleensä ole järkevää käyttää sitä johtoyhdistelmänä, koska useiden kerrosten läpi kulkeva polku ei ole hajanainen paluuvirroille.Vaikka jousta voidaan pienentää asettamalla erotuskondensaattori lähelle läpimenoreikää tai vähentämällä väliaineen paksuutta vertailutasojen välillä, se ei ole hyvä malli.

6.Johdon suunnan asettaminen

Kun johdotussuunta on asetettu samalle signaalikerrokselle, sen tulee varmistaa, että useimmat johdotussuunnat ovat yhdenmukaisia ​​ja että niiden tulee olla kohtisuorassa viereisten signaalikerrosten johdotussuuntiin nähden.Esimerkiksi yhden signaalikerroksen johdotussuunta voidaan asettaa "Y-akselin" suuntaan ja toisen viereisen signaalikerroksen johdotussuunta voidaan asettaa "X-akselin" suuntaan.

7. Adoptoi tasaisen kerroksen rakenteen 

Suunnitellun piirilevylaminoinnin perusteella voidaan todeta, että klassinen laminointimuoto on lähes kaikki parilliset kerrokset, ei parittomat kerrokset, tämä ilmiö johtuu useista tekijöistä.

Painetun piirilevyn valmistusprosessista voimme tietää, että kaikki piirilevyn johtava kerros tallennetaan ydinkerrokseen, ydinkerroksen materiaali on yleensä kaksipuolinen verhouslevy, kun ydinkerrosta käytetään täysimääräisesti , painetun piirilevyn johtava kerros on tasainen

Jopa kerroksisilla painetuilla piirilevyillä on kustannusetuja.Väliainekerroksen ja kuparipäällysteen puuttumisen vuoksi PCB-raaka-aineiden parittomien kerrosten hinta on hieman alhaisempi kuin parillisten PCB-kerrosten hinta.ODd-kerroksen PCB:n prosessointikustannukset ovat kuitenkin selvästi korkeammat kuin parikerroksisen PCB:n, koska ODd-kerroksen piirilevyyn on lisättävä ei-standardi laminoidun ydinkerroksen sidosprosessi ydinkerroksen rakenneprosessin perusteella.Verrattuna yleiseen ydinkerrosrakenteeseen kuparipäällysteen lisääminen ydinkerrosrakenteen ulkopuolelle johtaa alhaisempaan tuotantotehokkuuteen ja pidempään tuotantosykliin.Ennen laminointia ulompi ydinkerros vaatii lisäkäsittelyä, mikä lisää riskiä ulkokerroksen naarmuuntumisesta ja vääristymisestä.Lisääntynyt ulkokäsittely lisää merkittävästi valmistuskustannuksia.

Kun painetun piirilevyn sisä- ja ulkokerros jäähdytetään monikerroksisen piirin liimausprosessin jälkeen, erilainen laminointijännitys tuottaa painetulla piirilevyllä eriasteisia taivutuksia.Ja kun levyn paksuus kasvaa, riski komposiittipainetun piirilevyn taivuttamisesta kahdella eri rakenteella kasvaa.Pariton kerroksen piirilevyt ovat helppoja taivuttaa, kun taas parikerroksiset piirilevyt voivat välttää taipumisen.

Jos painetussa piirilevyssä on pariton määrä tehokerroksia ja parillinen määrä signaalikerroksia, voidaan käyttää tehokerrosten lisäämismenetelmää.Toinen yksinkertainen tapa on lisätä maadoituskerros pinon keskelle muuttamatta muita asetuksia.Toisin sanoen piirilevy on kytketty parittomaan määrään kerroksia, ja sitten maadoituskerros kopioidaan keskelle.

8.  Kustannusten huomioon ottaminen

Valmistuskustannuksiltaan monikerroksiset piirilevyt ovat ehdottomasti kalliimpia kuin yksi- ja kaksikerroksiset piirilevyt, joilla on sama piirilevyalue, ja mitä enemmän kerroksia, sitä korkeammat kustannukset.Kuitenkin, kun harkitaan piiritoimintojen toteuttamista ja piirilevyn miniatyrisointia, signaalin eheyden, EMl:n, EMC:n ja muiden suorituskykyindikaattoreiden varmistamiseksi tulisi käyttää monikerroksisia piirilevyjä niin pitkälle kuin mahdollista.Kaiken kaikkiaan monikerroksisten piirilevyjen ja yksikerroksisten ja kaksikerroksisten piirilevyjen välinen kustannusero ei ole paljon odotettua suurempi