Quando si progetta un PCB, una delle domande più basilari da considerare è implementare i requisiti delle funzioni del circuito necessarie per quanto riguarda lo strato di cablaggio, il piano di terra e il piano di alimentazione, e lo strato di cablaggio del circuito stampato, il piano di terra e il piano di alimentazione determinazione del piano del numero di strati e della funzione del circuito, integrità del segnale, EMI, EMC, costi di produzione e altri requisiti.

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

Ecco otto principi per la progettazione a cascata:

1. Delaminazione

In un PCB multistrato, solitamente sono presenti il ​​livello del segnale (S), il piano di alimentazione (P) e il piano di messa a terra (GND). Il piano di potenza e il piano di TERRA sono solitamente piani solidi non segmentati che forniranno un buon percorso di ritorno di corrente a bassa impedenza per la corrente delle linee di segnale adiacenti.

La maggior parte degli strati di segnale si trovano tra queste fonti di alimentazione o strati del piano di riferimento di terra, formando linee fasciate simmetriche o asimmetriche. Gli strati superiore e inferiore di un PCB multistrato vengono solitamente utilizzati per posizionare componenti e una piccola quantità di cablaggio. Il cablaggio di questi segnali non dovrebbe essere troppo lungo per ridurre la radiazione diretta causata dal cablaggio.

2. Determinare il piano di riferimento della potenza unica

L'uso di condensatori di disaccoppiamento è una misura importante per risolvere l'integrità dell'alimentatore. I condensatori di disaccoppiamento possono essere posizionati solo nella parte superiore e inferiore del PCB. L'instradamento del condensatore di disaccoppiamento, della base di saldatura e del passaggio del foro influenzerà seriamente l'effetto del condensatore di disaccoppiamento, il che richiede che il progetto tenga conto che l'instradamento del condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere il più corto e largo possibile e che 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 lo strato 2 al circuito digitale ad alta velocità (come il processore) come strato di potenza, lo strato 3 come strato del segnale e strato 4 come massa del circuito digitale ad alta velocità.

Inoltre, è necessario garantire che l'instradamento del segnale guidato dallo stesso dispositivo digitale ad alta velocità prenda lo stesso strato di potenza del piano di riferimento e questo strato di potenza sia lo strato di alimentazione del dispositivo digitale ad alta velocità.

3. Determinare il piano di riferimento multipotenza

Il piano di riferimento multipotenza sarà suddiviso in diverse regioni solide con tensioni diverse. Se lo strato di segnale è adiacente allo strato multipotenza, la corrente del segnale sullo strato di segnale vicino incontrerà un percorso di ritorno insoddisfacente, che porterà a lacune nel percorso di ritorno.

Per i segnali digitali ad alta velocità, questa 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 multipotenza.

4.Determinare più piani di riferimento del suolo

 Più piani di riferimento di terra (piani di terra) possono fornire un buon percorso di ritorno della corrente a bassa impedenza, che può ridurre l'EMl di modo comune. Il piano di massa e il piano di potenza dovrebbero essere strettamente accoppiati e lo strato di segnale dovrebbe essere strettamente accoppiato al piano di riferimento adiacente. Ciò può essere ottenuto riducendo lo spessore del mezzo tra gli strati.

5. Progettare la combinazione di cablaggio in modo ragionevole

I due strati attraversati da un percorso del segnale sono chiamati “combinazione di cablaggio”. La migliore combinazione di cablaggio è progettata per evitare che la corrente di ritorno fluisca da un piano di riferimento a un altro, ma fluisca invece da un punto (faccia) di un piano di riferimento a un altro. Per completare il cablaggio complesso, è inevitabile la conversione interstrato del cablaggio. Quando il segnale viene convertito tra strati, è necessario garantire che la corrente di ritorno scorra uniformemente da un piano di riferimento all'altro. In un progetto è ragionevole considerare gli strati adiacenti come una combinazione di cavi.

Se un percorso del segnale deve estendersi su più strati, di solito non è una progettazione ragionevole utilizzarlo come combinazione di cablaggio, poiché un percorso attraverso più strati non è irregolare per le correnti di ritorno. Sebbene la molla possa essere ridotta posizionando un condensatore di disaccoppiamento vicino al foro passante o riducendo lo spessore del mezzo tra i piani di riferimento, non è una buona progettazione.

6.Impostazione della direzione del cablaggio

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

7.Aha adottato la struttura a strati uniformi 

Dalla laminazione PCB progettata si può scoprire che il design classico della laminazione è quasi tutto a strati pari, piuttosto che a strati dispari; questo fenomeno è causato da una varietà di fattori.

Dal processo di produzione del circuito stampato, possiamo sapere che tutto lo strato conduttivo del circuito viene salvato sullo strato centrale, il materiale dello strato centrale è generalmente un pannello di rivestimento a doppia faccia, quando lo strato centrale viene utilizzato completamente , lo strato conduttivo del circuito stampato è uniforme

Anche i circuiti stampati a strati presentano vantaggi in termini di costi. A causa dell'assenza di uno strato di supporto e di rivestimento in rame, il costo degli strati dispari di materie prime PCB è leggermente inferiore al costo degli strati pari di PCB. Tuttavia, il costo di elaborazione del PCB con strato ODd è ovviamente superiore a quello del PCB con strato uniforme perché il PCB con strato ODd deve aggiungere un processo di incollaggio dello strato centrale laminato non standard sulla base del processo di struttura dello strato centrale. Rispetto alla comune struttura dello strato centrale, l'aggiunta di un rivestimento in rame all'esterno della struttura dello strato centrale comporterà una minore efficienza produttiva e un ciclo di produzione più lungo. Prima della laminazione, lo strato centrale esterno richiede un'ulteriore lavorazione, che aumenta il rischio di graffiare e deformare lo strato esterno. La maggiore movimentazione esterna aumenterà significativamente i costi di produzione.

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

Se il circuito stampato è progettato con un numero dispari di strati di potenza e un numero pari di strati di segnale, è possibile adottare il metodo di aggiunta di strati di potenza. Un altro metodo semplice consiste nell'aggiungere uno strato 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 viene duplicato al centro.

8.  Considerazione sui costi

In termini di costi di produzione, i circuiti stampati multistrato sono decisamente più costosi dei circuiti stampati a strato singolo e doppio con la stessa area PCB e maggiore è il numero di strati, maggiore è il costo. Tuttavia, quando si considera la realizzazione delle funzioni del circuito e la miniaturizzazione del circuito, per garantire l'integrità del segnale, EMI, EMC e altri indicatori di prestazione, si dovrebbero utilizzare il più possibile circuiti stampati multistrato. Nel complesso, la differenza di costo tra i circuiti stampati multistrato e i circuiti stampati a strato singolo e a due strati non è molto più elevata del previsto