Durante la progettazione di PCB, una delle domande più elementari da considerare è implementare i requisiti delle funzioni del circuito necessaria per quanto uno strato di cablaggio, il piano di terra e il piano di alimentazione e il livello di cablaggio del circuito stampato, il piano di terra e la determinazione del piano di alimentazione del numero di strati e la funzione del circuito, l'integrità del segnale, EMI, EMC, costi produttivi e altri requisiti.

Per la maggior parte dei progetti, ci sono molti requisiti contrastanti sui requisiti di prestazione del PCB, sui costi target, sulla tecnologia di produzione e sulla complessità del sistema. Il design laminato di PCB è di solito una decisione di compromesso dopo aver considerato vari fattori. I circuiti digitali ad alta velocità e i circuiti di whisker sono generalmente progettati con schede multistrato.

Ecco otto principi per il design a cascata:

1. DElaminazione

In un PCB multistrato, di solito ci sono strati di segnale, piano di alimentazione (P) e piano di messa a terra (GND). Il piano di potenza e il piano di terra sono generalmente piani solidi non semati che forniranno un buon percorso di ritorno di corrente a bassa impedenza per la corrente delle linee del segnale adiacenti.

La maggior parte degli strati di segnale si trova tra queste fonti di potenza o gli strati del piano di riferimento a terra, formando linee a fascia simmetriche o asimmetriche. Gli strati superiore e inferiore di un PCB multistrato sono generalmente utilizzati per posizionare componenti e una piccola quantità di cablaggio. Il cablaggio di questi segnali non dovrebbe essere troppo lungo per ridurre le radiazioni dirette causate dal cablaggio.

2. Determinare il piano di riferimento a potenza singola

L'uso di condensatori di disaccoppiamento è una misura importante per risolvere l'integrità dell'alimentazione. I condensatori di disaccoppiamento possono essere posizionati solo nella parte superiore e inferiore del PCB. Il routing del condensatore di disaccoppiamento, della saldatura e del passaggio del foro influenzerà seriamente l'effetto del condensatore di disaccoppiamento, che richiede che il design debba considerare che anche il routing del condimento di disaccoppiamento dovrebbe essere il più breve e largo possibile e il filo collegato al foro dovrebbe essere anche il più breve possibile. Ad esempio, in un circuito digitale ad alta velocità, è possibile posizionare il condensatore di disaccoppiamento sullo strato superiore del PCB, assegnare il livello 2 al circuito digitale ad alta velocità (come il processore) come strato di potenza, livello 3 come strato di segnale e strato 4 come terreno digitale ad alta velocità.

Inoltre, è necessario garantire che il routing del segnale guidato dallo stesso dispositivo digitale ad alta velocità assuma lo stesso livello di potenza del piano di riferimento e questo livello di potenza è lo strato di alimentazione del dispositivo digitale ad alta velocità.

3. Determina il piano di riferimento multi-potenza

Il piano di riferimento multi-potenza verrà diviso in diverse regioni solide con tensioni diverse. Se lo strato di segnale è adiacente allo strato multi-potenza, la corrente del segnale sul livello del segnale vicino incontrerà un percorso di ritorno insoddisfacente, che porterà a spazi vuoti nel percorso di ritorno.

Per i segnali digitali ad alta velocità, questo irragionevole progettazione del percorso di ritorno può causare seri problemi, quindi è necessario che il cablaggio del segnale digitale ad alta velocità sia lontano dal piano di riferimento a più potenza.

4.Determina più piani di riferimento a terra

 I piani di riferimento a terra multipla (piani di messa a terra) possono fornire un buon percorso di ritorno a bassa impedenza, che può ridurre l'EML in modalità comune. Il piano di terra e il piano di alimentazione devono essere strettamente accoppiati e lo strato del segnale deve essere strettamente accoppiato al piano di riferimento adiacente. Ciò può essere ottenuto riducendo lo spessore del mezzo tra gli strati.

5. Combinazione di cablaggio di progettazione ragionevolmente

I due strati attraversati da un percorso del segnale sono chiamati "combinazione di cablaggio". La migliore combinazione di cablaggio è progettata per evitare la corrente di ritorno che scorre da un piano di riferimento all'altro, ma scorre invece da un punto (faccia) di un piano di riferimento a un altro. Al fine di completare il cablaggio complesso, la conversione interstrato del cablaggio è inevitabile. Quando il segnale viene convertito tra gli strati, la corrente di ritorno dovrebbe essere assicurata di fluire senza intoppi da un piano di riferimento all'altro. In un design, è ragionevole considerare gli strati adiacenti come una combinazione di cablaggio.

Se un percorso del segnale deve abbracciare più livelli, di solito non è un design ragionevole per usarlo come combinazione di cablaggio, poiché un percorso attraverso più livelli non è irregolare per le correnti di ritorno. Sebbene la molla possa essere ridotta posizionando un condensatore di disaccoppiamento vicino al buco o riducendo lo spessore del mezzo tra i piani di riferimento, non è un buon design.

6.Impostazione della direzione del cablaggio

Quando la direzione del cablaggio è impostata sullo stesso strato di segnale, dovrebbe garantire che la maggior parte delle direzioni di cablaggio siano coerenti e debbano essere ortogonali alle direzioni di cablaggio degli strati di segnale adiacenti. Ad esempio, la direzione di cablaggio di uno strato di segnale può essere impostata sulla direzione "Asse Y" e la direzione del cablaggio di un altro strato di segnale adiacente può essere impostata sulla direzione "Asse X".

7. aDopped la struttura uniforme dello strato 

Dalla laminazione PCB progettata si può trovare che il design di laminazione classica è quasi tutti uniformi, piuttosto che strati strani, questo fenomeno è causato da una varietà di fattori.

Dal processo di produzione del circuito stampato, possiamo sapere che tutto lo strato conduttivo nel circuito viene salvato sullo strato centrale, il materiale dello strato centrale è generalmente una scheda di rivestimento a doppia faccia, quando è persino il pieno utilizzo dello strato centrale

Anche i circuiti stampati a livello hanno vantaggi dei costi. A causa dell'assenza di uno strato di media e rivestimento in rame, il costo degli strati strati di materie prime PCB è leggermente inferiore al costo degli strati uniformi di PCB. Tuttavia, il costo di elaborazione del PCB a strano dispari è ovviamente superiore a quello del PCB a livello uniforme perché il PCB a livello dispari deve aggiungere un processo di legame a livello core laminato non standard sulla base del processo di struttura del livello centrale. Rispetto alla struttura di strato di base comune, l'aggiunta di rivestimenti in rame al di fuori della struttura dello strato core porterà a una minore efficienza di produzione e a un ciclo di produzione più lungo. Prima di laminare, lo strato di nucleo esterno richiede un'ulteriore elaborazione, che aumenta il rischio di graffi e di distogliere lo strato esterno. L'aumento della manipolazione esterna aumenterà in modo significativo i costi di produzione.

Quando gli strati interni ed esterni del circuito stampato vengono raffreddati dopo il processo di legame del circuito multistrato, la diversa tensione di laminazione produrrà diversi gradi di flessione sul circuito stampato. E all'aumentare dello spessore della scheda, aumenta il rischio di piegare un circuito stampato composito con due diverse strutture. I circuiti a strato dispari sono facili da piegare, mentre i circuiti stampati a livello uniforme possono evitare la flessione.

Se il circuito stampato è progettato con un numero dispari di strati di alimentazione e un numero pari di livelli di segnale, è possibile adottare il metodo di aggiunta di livelli di potenza. Un altro metodo semplice è quello di aggiungere un livello di messa a terra al centro dello stack senza modificare le altre impostazioni. Cioè, il PCB è cablato in un numero dispari di strati e quindi uno strato di messa a terra è duplicato nel mezzo.

8.  Considerazione dei costi

In termini di costi di produzione, i circuiti multistrato sono decisamente più costosi delle schede a singolo e doppio strato con la stessa area PCB e più strati, maggiore è il costo. Tuttavia, quando si considera la realizzazione delle funzioni del circuito e della miniaturizzazione del circuito, per garantire l'integrità del segnale, EML, EMC e altri indicatori di prestazione, dovrebbero essere utilizzati i circuiti a più livelli il più possibile. Complessivamente, la differenza di costo tra i circuiti a più livelli e le schede a livello singolo e a due strati non è molto più alta del previsto