पीसीबी को डिजाइन करते समय, विचार करने के लिए सबसे बुनियादी प्रश्नों में से एक यह है कि सर्किट फ़ंक्शंस की आवश्यकताओं को लागू करने के लिए कितनी वायरिंग परत, ग्राउंड प्लेन और पावर प्लेन, और मुद्रित सर्किट बोर्ड वायरिंग परत, ग्राउंड प्लेन और पावर की आवश्यकता होती है। परतों की संख्या और सर्किट फ़ंक्शन, सिग्नल अखंडता, ईएमआई, ईएमसी, विनिर्माण लागत और अन्य आवश्यकताओं का विमान निर्धारण।

अधिकांश डिज़ाइनों के लिए, पीसीबी प्रदर्शन आवश्यकताओं, लक्ष्य लागत, विनिर्माण प्रौद्योगिकी और सिस्टम जटिलता पर कई परस्पर विरोधी आवश्यकताएं हैं। पीसीबी का लेमिनेटेड डिज़ाइन आमतौर पर विभिन्न कारकों पर विचार करने के बाद एक समझौतापूर्ण निर्णय होता है। हाई-स्पीड डिजिटल सर्किट और व्हिस्कर सर्किट आमतौर पर मल्टीलेयर बोर्ड के साथ डिज़ाइन किए जाते हैं।

कैस्केडिंग डिज़ाइन के लिए यहां आठ सिद्धांत दिए गए हैं:

1. Dउच्छेदन

मल्टीलेयर पीसीबी में, आमतौर पर सिग्नल लेयर (एस), पावर सप्लाई (पी) प्लेन और ग्राउंडिंग (जीएनडी) प्लेन होते हैं। पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन आमतौर पर अखंडित ठोस विमान होते हैं जो आसन्न सिग्नल लाइनों के वर्तमान के लिए एक अच्छा कम-प्रतिबाधा वर्तमान रिटर्न पथ प्रदान करेंगे।

अधिकांश सिग्नल परतें इन बिजली स्रोतों या ग्राउंड रेफरेंस प्लेन परतों के बीच स्थित होती हैं, जो सममित या असममित बैंड वाली रेखाएं बनाती हैं। मल्टीलेयर पीसीबी की ऊपरी और निचली परतों का उपयोग आमतौर पर घटकों और थोड़ी मात्रा में तारों को रखने के लिए किया जाता है। वायरिंग के कारण होने वाले प्रत्यक्ष विकिरण को कम करने के लिए इन सिग्नलों की वायरिंग बहुत लंबी नहीं होनी चाहिए।

2. एकल शक्ति संदर्भ तल का निर्धारण करें

बिजली आपूर्ति अखंडता को हल करने के लिए डिकॉउलिंग कैपेसिटर का उपयोग एक महत्वपूर्ण उपाय है। डिकूपिंग कैपेसिटर केवल पीसीबी के ऊपर और नीचे रखे जा सकते हैं। डिकॉउलिंग कैपेसिटर, सोल्डर पैड और होल पास की रूटिंग डिकॉउलिंग कैपेसिटर के प्रभाव को गंभीर रूप से प्रभावित करेगी, जिसके लिए डिज़ाइन को इस बात पर विचार करना होगा कि डिकॉउलिंग कैपेसिटर की रूटिंग यथासंभव छोटी और चौड़ी होनी चाहिए, और छेद से जुड़ा तार होना चाहिए यथासंभव संक्षिप्त भी रखें। उदाहरण के लिए, एक हाई-स्पीड डिजिटल सर्किट में, पीसीबी की शीर्ष परत पर डिकॉउलिंग कैपेसिटर को रखना संभव है, हाई-स्पीड डिजिटल सर्किट (जैसे प्रोसेसर) को पावर लेयर, लेयर 3 के रूप में लेयर 2 असाइन करें। सिग्नल परत के रूप में, और परत 4 हाई-स्पीड डिजिटल सर्किट ग्राउंड के रूप में।

इसके अलावा, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि समान हाई-स्पीड डिजिटल डिवाइस द्वारा संचालित सिग्नल रूटिंग संदर्भ विमान के समान पावर परत लेता है, और यह पावर परत हाई-स्पीड डिजिटल डिवाइस की पावर सप्लाई परत है।

3. बहु-शक्ति संदर्भ तल निर्धारित करें

मल्टी-पावर रेफरेंस प्लेन को अलग-अलग वोल्टेज वाले कई ठोस क्षेत्रों में विभाजित किया जाएगा। यदि सिग्नल परत मल्टी-पावर परत के समीप है, तो पास की सिग्नल परत पर सिग्नल करंट एक असंतोषजनक रिटर्न पथ का सामना करेगा, जिससे रिटर्न पथ में अंतराल हो जाएगा।

हाई-स्पीड डिजिटल सिग्नल के लिए, यह अनुचित रिटर्न पथ डिज़ाइन गंभीर समस्याएं पैदा कर सकता है, इसलिए यह आवश्यक है कि हाई-स्पीड डिजिटल सिग्नल वायरिंग मल्टी-पावर रेफरेंस प्लेन से दूर होनी चाहिए।

4.एकाधिक ग्राउंड संदर्भ विमान निर्धारित करें

 मल्टीपल ग्राउंड रेफरेंस प्लेन (ग्राउंडिंग प्लेन) एक अच्छा कम-प्रतिबाधा वर्तमान रिटर्न पथ प्रदान कर सकते हैं, जो सामान्य-मोड ईएमएल को कम कर सकता है। ग्राउंड प्लेन और पावर प्लेन को कसकर जोड़ा जाना चाहिए, और सिग्नल परत को आसन्न संदर्भ विमान से कसकर जोड़ा जाना चाहिए। इसे परतों के बीच माध्यम की मोटाई कम करके प्राप्त किया जा सकता है।

5. वायरिंग संयोजन को उचित रूप से डिज़ाइन करें

सिग्नल पथ द्वारा फैली हुई दो परतों को "वायरिंग संयोजन" कहा जाता है। सबसे अच्छा वायरिंग संयोजन एक संदर्भ विमान से दूसरे में प्रवाहित होने वाली वापसी धारा से बचने के लिए डिज़ाइन किया गया है, बल्कि एक संदर्भ विमान के एक बिंदु (चेहरे) से दूसरे तक प्रवाहित होता है। जटिल वायरिंग को पूरा करने के लिए, वायरिंग का इंटरलेयर रूपांतरण अपरिहार्य है। जब सिग्नल को परतों के बीच परिवर्तित किया जाता है, तो रिटर्न करंट को एक संदर्भ विमान से दूसरे संदर्भ विमान तक सुचारू रूप से प्रवाहित करना सुनिश्चित किया जाना चाहिए। किसी डिज़ाइन में, आसन्न परतों को तारों के संयोजन के रूप में मानना ​​उचित है।

यदि किसी सिग्नल पथ को कई परतों तक फैलाना पड़ता है, तो आमतौर पर इसे वायरिंग संयोजन के रूप में उपयोग करना उचित डिज़ाइन नहीं होता है, क्योंकि कई परतों के माध्यम से पथ वापसी धाराओं के लिए खराब नहीं होता है। हालाँकि थ्रू-होल के पास एक डिकॉउलिंग कैपेसिटर रखकर या संदर्भ विमानों के बीच माध्यम की मोटाई को कम करके स्प्रिंग को कम किया जा सकता है, लेकिन यह एक अच्छा डिज़ाइन नहीं है।

6.तारों की दिशा निर्धारित करना

जब वायरिंग की दिशा एक ही सिग्नल परत पर सेट की जाती है, तो यह सुनिश्चित करना चाहिए कि अधिकांश वायरिंग दिशाएं सुसंगत हैं, और आसन्न सिग्नल परतों की वायरिंग दिशाओं के लिए ऑर्थोगोनल होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, एक सिग्नल परत की वायरिंग दिशा को "Y-अक्ष" दिशा पर सेट किया जा सकता है, और दूसरी आसन्न सिग्नल परत की वायरिंग दिशा को "X-अक्ष" दिशा पर सेट किया जा सकता है।

7. एसम परत संरचना को अपनाया 

डिज़ाइन किए गए पीसीबी लेमिनेशन से यह पाया जा सकता है कि शास्त्रीय लेमिनेशन डिज़ाइन विषम परतों के बजाय लगभग सभी परतें हैं, यह घटना विभिन्न कारकों के कारण होती है।

मुद्रित सर्किट बोर्ड की निर्माण प्रक्रिया से, हम जान सकते हैं कि सर्किट बोर्ड में सभी प्रवाहकीय परत कोर परत पर सहेजी जाती है, कोर परत की सामग्री आम तौर पर दो तरफा क्लैडिंग बोर्ड होती है, जब कोर परत का पूरा उपयोग होता है मुद्रित सर्किट बोर्ड की प्रवाहकीय परत सम होती है

यहां तक ​​कि परत मुद्रित सर्किट बोर्डों के भी लागत लाभ हैं। मीडिया और कॉपर क्लैडिंग की एक परत की अनुपस्थिति के कारण, पीसीबी कच्चे माल की विषम संख्या वाली परतों की लागत पीसीबी की सम परतों की लागत से थोड़ी कम है। हालाँकि, ODd-लेयर PCB की प्रसंस्करण लागत स्पष्ट रूप से सम-लेयर PCB की तुलना में अधिक है क्योंकि ODd-लेयर PCB को कोर लेयर संरचना प्रक्रिया के आधार पर एक गैर-मानक लेमिनेटेड कोर लेयर बॉन्डिंग प्रक्रिया को जोड़ने की आवश्यकता होती है। सामान्य कोर परत संरचना की तुलना में, कोर परत संरचना के बाहर तांबे का आवरण जोड़ने से उत्पादन क्षमता कम हो जाएगी और उत्पादन चक्र लंबा हो जाएगा। लैमिनेटिंग से पहले, बाहरी कोर परत को अतिरिक्त प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जिससे बाहरी परत को खरोंचने और गलत तरीके से खरोंचने का खतरा बढ़ जाता है। बढ़ी हुई बाहरी हैंडलिंग से विनिर्माण लागत में काफी वृद्धि होगी।

जब मल्टी-लेयर सर्किट बॉन्डिंग प्रक्रिया के बाद मुद्रित सर्किट बोर्ड की आंतरिक और बाहरी परतें ठंडी हो जाती हैं, तो अलग-अलग लेमिनेशन तनाव मुद्रित सर्किट बोर्ड पर अलग-अलग डिग्री के झुकने का उत्पादन करेगा। और जैसे-जैसे बोर्ड की मोटाई बढ़ती है, दो अलग-अलग संरचनाओं वाले मिश्रित मुद्रित सर्किट बोर्ड के झुकने का जोखिम बढ़ जाता है। विषम-परत सर्किट बोर्ड को मोड़ना आसान होता है, जबकि सम-परत वाले मुद्रित सर्किट बोर्ड झुकने से बच सकते हैं।

यदि मुद्रित सर्किट बोर्ड को विषम संख्या में पावर परतों और सम संख्या में सिग्नल परतों के साथ डिज़ाइन किया गया है, तो पावर परतों को जोड़ने की विधि अपनाई जा सकती है। एक अन्य सरल विधि अन्य सेटिंग्स को बदले बिना स्टैक के बीच में एक ग्राउंडिंग परत जोड़ना है। यानी, पीसीबी को विषम संख्या में परतों में तार दिया जाता है, और फिर बीच में एक ग्राउंडिंग परत दोहराई जाती है।

8.  लागत पर विचार

विनिर्माण लागत के संदर्भ में, मल्टीलेयर सर्किट बोर्ड निश्चित रूप से समान पीसीबी क्षेत्र वाले सिंगल और डबल लेयर सर्किट बोर्ड की तुलना में अधिक महंगे हैं, और जितनी अधिक परतें, लागत उतनी ही अधिक होगी। हालाँकि, सर्किट फ़ंक्शंस और सर्किट बोर्ड लघुकरण की प्राप्ति पर विचार करते समय, सिग्नल अखंडता, ईएमएल, ईएमसी और अन्य प्रदर्शन संकेतक सुनिश्चित करने के लिए, जहां तक ​​संभव हो मल्टी-लेयर सर्किट बोर्ड का उपयोग किया जाना चाहिए। कुल मिलाकर, मल्टी-लेयर सर्किट बोर्ड और सिंगल-लेयर और टू-लेयर सर्किट बोर्ड के बीच लागत का अंतर अपेक्षा से बहुत अधिक नहीं है