Saat merancang PCB, salah satu pertanyaan paling mendasar yang perlu dipertimbangkan adalah menerapkan persyaratan fungsi rangkaian yang diperlukan untuk berapa banyak lapisan kabel, bidang tanah dan bidang daya, dan lapisan kabel papan sirkuit cetak, bidang tanah dan daya. penentuan bidang jumlah lapisan dan fungsi rangkaian, integritas sinyal, EMI, EMC, biaya produksi dan persyaratan lainnya.

Untuk sebagian besar desain, terdapat banyak persyaratan yang bertentangan mengenai persyaratan kinerja PCB, biaya target, teknologi manufaktur, dan kompleksitas sistem. Desain PCB yang dilaminasi biasanya merupakan keputusan kompromi setelah mempertimbangkan berbagai faktor. Sirkuit digital berkecepatan tinggi dan sirkuit kumis biasanya dirancang dengan papan multilayer.

Berikut delapan prinsip desain cascading:

1. Delaminasi

Pada PCB multilayer biasanya terdapat lapisan sinyal (S), bidang catu daya (P), dan bidang grounding (GND). Bidang daya dan bidang GROUND biasanya merupakan bidang padat tidak tersegmentasi yang akan memberikan jalur balik arus impedansi rendah yang baik untuk arus saluran sinyal yang berdekatan.

Sebagian besar lapisan sinyal terletak di antara sumber daya atau lapisan bidang referensi tanah, membentuk garis pita simetris atau asimetris. Lapisan atas dan bawah PCB multilayer biasanya digunakan untuk menempatkan komponen dan sejumlah kecil kabel. Pengkabelan sinyal-sinyal ini tidak boleh terlalu panjang untuk mengurangi radiasi langsung yang ditimbulkan oleh pengkabelan.

2. Tentukan bidang acuan daya tunggal

Penggunaan kapasitor decoupling merupakan langkah penting untuk mengatasi integritas catu daya. Kapasitor decoupling hanya dapat ditempatkan di bagian atas dan bawah PCB. Perutean kapasitor decoupling, bantalan solder, dan lubang pass akan sangat mempengaruhi efek kapasitor decoupling, sehingga desain harus mempertimbangkan bahwa rute kapasitor decoupling harus sependek dan selebar mungkin, dan kabel yang terhubung ke lubang harus juga harus sesingkat mungkin. Misalnya, dalam rangkaian digital berkecepatan tinggi, dimungkinkan untuk menempatkan kapasitor decoupling pada lapisan atas PCB, menetapkan lapisan 2 ke rangkaian digital berkecepatan tinggi (seperti prosesor) sebagai lapisan daya, lapisan 3 sebagai lapisan sinyal, dan lapisan 4 sebagai ground sirkuit digital berkecepatan tinggi.

Selain itu, perlu dipastikan bahwa perutean sinyal yang digerakkan oleh perangkat digital berkecepatan tinggi yang sama mengambil lapisan daya yang sama dengan bidang referensi, dan lapisan daya ini adalah lapisan catu daya perangkat digital berkecepatan tinggi.

3. Tentukan bidang referensi multi-daya

Bidang referensi multi daya akan dibagi menjadi beberapa daerah padat dengan tegangan berbeda. Jika lapisan sinyal berdekatan dengan lapisan multi-daya, arus sinyal pada lapisan sinyal terdekat akan menemui jalur balik yang tidak memuaskan, yang akan menyebabkan celah pada jalur balik.

Untuk sinyal digital berkecepatan tinggi, desain jalur balik yang tidak masuk akal ini dapat menyebabkan masalah serius, sehingga kabel sinyal digital berkecepatan tinggi harus berada jauh dari bidang referensi multi-daya.

4.Tentukan beberapa bidang referensi tanah

 Beberapa bidang referensi tanah (bidang pembumian) dapat memberikan jalur balik arus impedansi rendah yang baik, yang dapat mengurangi EML mode umum. Bidang dasar dan bidang daya harus dipasangkan erat, dan lapisan sinyal harus dipasangkan erat ke bidang referensi yang berdekatan. Hal ini dapat dicapai dengan mengurangi ketebalan medium antar lapisan.

5. Rancang kombinasi kabel secara wajar

Dua lapisan yang direntangkan oleh jalur sinyal disebut “kombinasi kabel”. Kombinasi pengkabelan terbaik dirancang untuk menghindari arus balik yang mengalir dari satu bidang referensi ke bidang referensi lainnya, melainkan mengalir dari satu titik (permukaan) dari satu bidang referensi ke bidang referensi lainnya. Untuk menyelesaikan perkabelan yang rumit, konversi antar lapisan kabel tidak dapat dihindari. Ketika sinyal dikonversi antar lapisan, arus balik harus dipastikan mengalir dengan lancar dari satu bidang referensi ke bidang referensi lainnya. Dalam sebuah desain, masuk akal untuk mempertimbangkan lapisan yang berdekatan sebagai kombinasi kabel.

Jika jalur sinyal perlu mencakup beberapa lapisan, biasanya bukan desain yang masuk akal untuk menggunakannya sebagai kombinasi kabel, karena jalur melalui beberapa lapisan tidak merata untuk arus balik. Meskipun pegas dapat dikurangi dengan menempatkan kapasitor decoupling di dekat lubang tembus atau dengan mengurangi ketebalan medium di antara bidang referensi, ini bukanlah desain yang baik.

6.Mengatur arah kabel

Ketika arah pengkabelan diatur pada lapisan sinyal yang sama, hal ini harus memastikan bahwa sebagian besar arah pengkabelan konsisten, dan harus ortogonal terhadap arah pengkabelan dari lapisan sinyal yang berdekatan. Misalnya, arah pengkabelan dari satu lapisan sinyal dapat diatur ke arah “sumbu Y”, dan arah pengkabelan dari lapisan sinyal lain yang berdekatan dapat diatur ke arah “sumbu X”.

7.Amengadopsi struktur lapisan genap 

Dari laminasi PCB yang dirancang terlihat bahwa desain laminasi klasik hampir seluruhnya merupakan lapisan genap, bukan lapisan ganjil, fenomena ini disebabkan oleh berbagai faktor.

Dari proses pembuatan papan sirkuit cetak, kita dapat mengetahui bahwa semua lapisan konduktif pada papan sirkuit disimpan pada lapisan inti, bahan lapisan inti umumnya adalah papan kelongsong dua sisi, bila lapisan inti digunakan sepenuhnya. , lapisan konduktif papan sirkuit tercetak rata

Bahkan papan sirkuit tercetak berlapis pun memiliki keunggulan biaya. Karena tidak adanya lapisan media dan kelongsong tembaga, biaya bahan baku PCB lapisan ganjil sedikit lebih rendah daripada biaya lapisan PCB genap. Namun, biaya pemrosesan PCB lapisan ODd jelas lebih tinggi daripada PCB lapisan genap karena PCB lapisan ODd perlu menambahkan proses pengikatan lapisan inti laminasi yang tidak standar berdasarkan proses struktur lapisan inti. Dibandingkan dengan struktur lapisan inti pada umumnya, menambahkan lapisan tembaga di luar struktur lapisan inti akan menurunkan efisiensi produksi dan siklus produksi yang lebih lama. Sebelum dilaminasi, lapisan inti luar memerlukan pemrosesan tambahan, yang meningkatkan risiko tergores dan salah cetaknya lapisan luar. Peningkatan penanganan luar akan meningkatkan biaya produksi secara signifikan.

Ketika lapisan dalam dan luar papan sirkuit tercetak didinginkan setelah proses pengikatan sirkuit multi-lapis, tegangan laminasi yang berbeda akan menghasilkan derajat pembengkokan yang berbeda pada papan sirkuit tercetak. Dan seiring bertambahnya ketebalan papan, risiko pembengkokan papan sirkuit cetak komposit dengan dua struktur berbeda meningkat. Papan sirkuit lapis ganjil mudah ditekuk, sedangkan papan sirkuit cetak lapis genap dapat menghindari pembengkokan.

Jika papan sirkuit tercetak dirancang dengan jumlah lapisan daya ganjil dan jumlah lapisan sinyal genap, metode penambahan lapisan daya dapat diadopsi. Metode sederhana lainnya adalah dengan menambahkan lapisan grounding di tengah tumpukan tanpa mengubah Pengaturan lainnya. Artinya, PCB disambungkan dalam jumlah lapisan ganjil, dan kemudian lapisan ground diduplikasi di tengahnya.

8.  Pertimbangan Biaya

Dari segi biaya produksi, papan sirkuit multilayer pasti lebih mahal daripada papan sirkuit single dan double layer dengan area PCB yang sama, dan semakin banyak lapisan, semakin tinggi biayanya. Namun, ketika mempertimbangkan realisasi fungsi sirkuit dan miniaturisasi papan sirkuit, untuk memastikan integritas sinyal, EML, EMC dan indikator kinerja lainnya, papan sirkuit multi-layer harus digunakan sejauh mungkin. Secara keseluruhan, perbedaan biaya antara papan sirkuit multi-lapis dan papan sirkuit satu lapis dan dua lapis tidak jauh lebih tinggi dari yang diharapkan