PCB-ის დიზაინის შექმნისას, ერთ-ერთი ყველაზე ძირითადი საკითხი, რომელიც გასათვალისწინებელია არის მიკროსქემის ფუნქციების მოთხოვნების დანერგვა, თუ რამდენი სჭირდება გაყვანილობის ფენას, მიწის სიბრტყეს და ელექტრო სიბრტყეს, და ბეჭდური მიკროსქემის დაფის გაყვანილობის ფენას, დამიწის სიბრტყეს და სიმძლავრეს. ფენების რაოდენობის და მიკროსქემის ფუნქციის სიბრტყის განსაზღვრა, სიგნალის მთლიანობა, EMI, EMC, წარმოების ხარჯები და სხვა მოთხოვნები.

დიზაინის უმეტესობისთვის, არსებობს მრავალი წინააღმდეგობრივი მოთხოვნა PCB შესრულების მოთხოვნებთან, სამიზნე ღირებულებასთან, წარმოების ტექნოლოგიასთან და სისტემის სირთულესთან დაკავშირებით. PCB-ის ლამინირებული დიზაინი, როგორც წესი, კომპრომისული გადაწყვეტილებაა სხვადასხვა ფაქტორების განხილვის შემდეგ. მაღალსიჩქარიანი ციფრული სქემები და ულვაშის სქემები ჩვეულებრივ შექმნილია მრავალშრიანი დაფებით.

აქ მოცემულია კასკადური დიზაინის რვა პრინციპი:

1. Dელამინაცია

მრავალშრიანი PCB-ში, როგორც წესი, არის სიგნალის ფენა (S), ელექტრომომარაგების (P) თვითმფრინავი და დამიწების (GND) თვითმფრინავი. სიმძლავრის სიბრტყე და GROUND თვითმფრინავი, როგორც წესი, არის არასეგმენტირებული მყარი თვითმფრინავები, რომლებიც უზრუნველყოფენ კარგი დაბალი წინაღობის დენის დაბრუნების გზას მიმდებარე სიგნალის ხაზების დინებისთვის.

სიგნალის ფენების უმეტესობა განლაგებულია ენერგიის ამ წყაროებს ან მიწის საცნობარო სიბრტყის ფენებს შორის, რომლებიც ქმნიან სიმეტრიულ ან ასიმეტრიულ ზოლიან ხაზებს. მრავალშრიანი PCB-ის ზედა და ქვედა ფენები ჩვეულებრივ გამოიყენება კომპონენტების და მცირე რაოდენობის გაყვანილობის დასაყენებლად. ამ სიგნალების გაყვანილობა არ უნდა იყოს ძალიან გრძელი, რათა შემცირდეს გაყვანილობის შედეგად გამოწვეული პირდაპირი გამოსხივება.

2. განსაზღვრეთ ერთი სიმძლავრის საცნობარო სიბრტყე

გამყოფი კონდენსატორების გამოყენება მნიშვნელოვანი ღონისძიებაა ელექტრომომარაგების მთლიანობის გადასაჭრელად. გამყოფი კონდენსატორები შეიძლება განთავსდეს მხოლოდ PCB-ს ზედა და ქვედა ნაწილში. დაწყვილების კონდენსატორის, შედუღების ბალიშის და ხვრელის უღელტეხილის მარშრუტი სერიოზულად იმოქმედებს დაწყვილების კონდენსატორის ეფექტზე, რაც მოითხოვს, რომ დიზაინმა უნდა გაითვალისწინოს, რომ დაწყვილების კონდენსატორის მარშრუტი უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლე და ფართო, ხოლო ხვრელთან დაკავშირებული მავთული უნდა იყოს ასევე იყოს რაც შეიძლება მოკლე. მაგალითად, მაღალსიჩქარიან ციფრულ წრეში, შესაძლებელია განლაგების კონდენსატორის განთავსება PCB-ს ზედა ფენაზე, 2 ფენის მინიჭება მაღალსიჩქარიან ციფრულ წრეზე (როგორიცაა პროცესორი), როგორც დენის ფენა, ფენა 3. როგორც სიგნალის ფენა და მე-4 ფენა, როგორც მაღალსიჩქარიანი ციფრული მიკროსქემის მიწა.

გარდა ამისა, აუცილებელია იმის უზრუნველყოფა, რომ იმავე მაღალსიჩქარიანი ციფრული მოწყობილობით მართული სიგნალის მარშრუტი იღებს იმავე დენის ფენას, როგორც საცნობარო სიბრტყეს, და ეს დენის ფენა არის მაღალსიჩქარიანი ციფრული მოწყობილობის ელექტრომომარაგების ფენა.

3. მრავალძალიანი საცნობარო სიბრტყის განსაზღვრა

მრავალ სიმძლავრის საცნობარო თვითმფრინავი დაიყოფა რამდენიმე მყარ რეგიონად სხვადასხვა ძაბვით. თუ სიგნალის შრე მიმდებარეა მრავალძალიან ფენასთან, სიგნალის დენი ახლომდებარე სიგნალის შრეზე შეხვდება არადამაკმაყოფილებელ დაბრუნების გზას, რაც გამოიწვევს დაბრუნების გზაზე ხარვეზებს.

მაღალსიჩქარიანი ციფრული სიგნალებისთვის, ამ არაგონივრული დაბრუნების ბილიკის დიზაინმა შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული პრობლემები, ამიტომ საჭიროა, რომ მაღალსიჩქარიანი ციფრული სიგნალის გაყვანილობა დაშორებული იყოს მრავალძალის საცნობარო სიბრტყეს.

4.დაადგინეთ მიწისზედა საცნობარო სიბრტყეების მრავალჯერადი

 მიწისზედა საცნობარო სიბრტყეებს (დამიწების სიბრტყეებს) შეუძლიათ უზრუნველყონ კარგი დაბალი წინაღობის დენის დაბრუნების გზა, რამაც შეიძლება შეამციროს საერთო რეჟიმის EMl. მიწის სიბრტყე და ელექტრული სიბრტყე მჭიდროდ უნდა იყოს შეწყვილებული, ხოლო სიგნალის ფენა მჭიდროდ უნდა იყოს დაკავშირებული მიმდებარე საცნობარო სიბრტყესთან. ამის მიღწევა შესაძლებელია ფენებს შორის საშუალო სისქის შემცირებით.

5. დიზაინის გაყვანილობის კომბინაცია გონივრულად

სიგნალის ბილიკით დაფარულ ორ ფენას ეწოდება "გაყვანილობის კომბინაცია". გაყვანილობის საუკეთესო კომბინაცია შექმნილია იმისათვის, რომ თავიდან აიცილოს დაბრუნების დენი, რომელიც მიედინება ერთი საცნობარო სიბრტყიდან მეორეზე, მაგრამ სანაცვლოდ მიედინება ერთი საცნობარო სიბრტყის ერთი წერტილიდან (სახიდან) მეორეზე. კომპლექსური გაყვანილობის დასრულების მიზნით, გარდაუვალია გაყვანილობის ფენების გადაქცევა. როდესაც სიგნალი გარდაიქმნება ფენებს შორის, დაბრუნების დენი უზრუნველყოფილი უნდა იყოს შეუფერხებლად მიედინება ერთი საცნობარო სიბრტყიდან მეორეზე. დიზაინში, მიზანშეწონილია განიხილოს მიმდებარე ფენები, როგორც გაყვანილობის კომბინაცია.

თუ სიგნალის ბილიკი საჭიროებს რამდენიმე ფენას, როგორც წესი, არ არის გონივრული დიზაინის გამოყენება გაყვანილობის კომბინაციად, რადგან გზა მრავალ ფენაში არ არის დაბინძურებული დაბრუნების დენებისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ ზამბარა შეიძლება შემცირდეს გამყოფი კონდენსატორის განლაგებით გამავალი ხვრელის მახლობლად ან საშუალების სისქის შემცირებით საცნობარო სიბრტყეებს შორის, ეს არ არის კარგი დიზაინი.

6.გაყვანილობის მიმართულების დაყენება

როდესაც გაყვანილობის მიმართულება დაყენებულია იმავე სიგნალის შრეზე, მან უნდა უზრუნველყოს, რომ გაყვანილობის მიმართულებების უმეტესობა თანმიმდევრულია და უნდა იყოს ორთოგონალური მიმდებარე სიგნალის ფენების გაყვანილობის მიმართულებებთან. მაგალითად, ერთი სიგნალის ფენის გაყვანილობის მიმართულება შეიძლება დაყენდეს „Y-ღერძის“ მიმართულებაზე, ხოლო სხვა მიმდებარე სიგნალის ფენის მიმართულება შეიძლება დაყენდეს „X ღერძის“ მიმართულებით.

7. ამოახდინა თანაბარი ფენის სტრუქტურა 

დაპროექტებული PCB ლამინირებიდან ჩანს, რომ კლასიკური ლამინირების დიზაინი თითქმის ყველა ლუწი ფენაა, ვიდრე უცნაური ფენები, ეს ფენომენი გამოწვეულია სხვადასხვა ფაქტორებით.

ბეჭდური მიკროსქემის წარმოების პროცესიდან შეგვიძლია ვიცოდეთ, რომ მიკროსქემის დაფის მთელი გამტარი ფენა ინახება ბირთვის ფენაზე, ძირითადი ფენის მასალა, როგორც წესი, ორმხრივი მოპირკეთების დაფაა, როდესაც ბირთვის ფენა სრულად გამოიყენება. ბეჭდური მიკროსქემის დაფის გამტარი ფენა თანაბარია

ფენიანი დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფებსაც კი აქვს ფასის უპირატესობები. მედიის ფენისა და სპილენძის მოპირკეთების არარსებობის გამო, PCB ნედლეულის კენტი რიცხვითი ფენების ღირებულება ოდნავ დაბალია, ვიდრე PCB ლუწი ფენების ღირებულება. თუმცა, ODd-ფენიანი PCB-ის დამუშავების ღირებულება აშკარად უფრო მაღალია, ვიდრე ლუწი ფენის PCB-ს, რადგან ODd-ფენის PCB-ს სჭირდება არასტანდარტული ლამინირებული ბირთვის ფენის შემაკავშირებელი პროცესის დამატება, ძირითადი ფენის სტრუქტურის პროცესის საფუძველზე. ძირითადი ფენის საერთო სტრუქტურასთან შედარებით, სპილენძის მოპირკეთების დამატება ძირითადი ფენის სტრუქტურის გარეთ გამოიწვევს წარმოების დაბალ ეფექტურობას და წარმოების ხანგრძლივ ციკლს. ლამინირების დაწყებამდე, გარე ბირთვის ფენა საჭიროებს დამატებით დამუშავებას, რაც ზრდის გარე ფენის დაკაწრვისა და არასწორად დამუშავების რისკს. გაზრდილი გარე მართვა მნიშვნელოვნად გაზრდის წარმოების ხარჯებს.

როდესაც ბეჭდური მიკროსქემის დაფის შიდა და გარე ფენები გაცივდება მრავალშრიანი მიკროსქემის შეერთების პროცესის შემდეგ, ლამინირების განსხვავებული დაძაბულობა გამოიწვევს ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სხვადასხვა ხარისხს. და როდესაც დაფის სისქე იზრდება, იზრდება კომპოზიციური ბეჭდური მიკროსქემის დაფის დახრის რისკი ორი განსხვავებული სტრუქტურით. კენტი ფენის მიკროსქემის დაფები ადვილად მოსახვევია, ხოლო ლუწი ფენის დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფები შეიძლება თავიდან აიცილონ დახრა.

თუ ბეჭდური მიკროსქემის დაფა შექმნილია კენტი რაოდენობის დენის ფენებით და ლუწი რაოდენობის სიგნალის შრეებით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას დენის ფენების დამატების მეთოდი. კიდევ ერთი მარტივი მეთოდია დამიწების ფენის დამატება სტეკის შუაში სხვა პარამეტრების შეცვლის გარეშე. ანუ, PCB არის გაყვანილი კენტი რაოდენობის ფენებში, შემდეგ კი დამიწების ფენა დუბლირებულია შუაში.

8.  ღირებულების გათვალისწინება

წარმოების ღირებულების თვალსაზრისით, მრავალშრიანი მიკროსქემის დაფები ნამდვილად უფრო ძვირია, ვიდრე ერთი და ორფენიანი მიკროსქემის დაფები იგივე PCB ფართობით, და რაც მეტი ფენა, მით უფრო მაღალია ღირებულება. თუმცა, მიკროსქემის ფუნქციების რეალიზაციისა და მიკროსქემის დაფის მინიატურიზაციის განხილვისას, სიგნალის მთლიანობის უზრუნველსაყოფად, EMl, EMC და სხვა შესრულების ინდიკატორები, მრავალშრიანი მიკროსქემის დაფები მაქსიმალურად უნდა იქნას გამოყენებული. საერთო ჯამში, ღირებულებათა სხვაობა მრავალშრიანი მიკროსქემის და ერთსაფეხურიან და ორ ფენას შორის არ არის მოსალოდნელზე ბევრად მაღალი