Projektuojant PCB, vienas iš pagrindinių klausimų, į kurį reikia atsižvelgti, yra įgyvendinti grandinės funkcijų reikalavimus, kiek reikia laidų sluoksnio, įžeminimo plokštumos ir maitinimo plokštumos bei spausdintinės plokštės laidų sluoksnio, įžeminimo plokštės ir galios. plokštumos sluoksnių skaičiaus ir grandinės funkcijos, signalo vientisumo, EMI, EMC, gamybos sąnaudų ir kitų reikalavimų nustatymas.

Daugeliui dizainų yra daug prieštaringų reikalavimų dėl PCB veikimo reikalavimų, tikslinių sąnaudų, gamybos technologijos ir sistemos sudėtingumo. Laminuotas PCB dizainas paprastai yra kompromisinis sprendimas, įvertinus įvairius veiksnius. Didelės spartos skaitmeninės grandinės ir ūsų grandinės paprastai yra suprojektuotos su daugiasluoksnėmis plokštėmis.

Štai aštuoni pakopinio dizaino principai:

1. Delaminacija

Daugiasluoksnėje PCB paprastai yra signalo sluoksnis (S), maitinimo (P) plokštuma ir įžeminimo (GND) plokštuma. Maitinimo plokštuma ir GROUND plokštuma paprastai yra nesegmentuotos vientisos plokštumos, kurios užtikrins gerą mažos varžos srovės grįžtamąjį kelią gretimų signalų linijų srovei.

Dauguma signalo sluoksnių yra tarp šių maitinimo šaltinių arba žemės atskaitos plokštumos sluoksnių, sudarydami simetriškas arba asimetrines juostines linijas. Viršutinis ir apatinis daugiasluoksnės PCB sluoksniai dažniausiai naudojami komponentams ir nedideliam laidų kiekiui įdėti. Šių signalų laidai neturėtų būti per ilgi, kad sumažėtų laidų sukeliama tiesioginė spinduliuotė.

2. Nustatykite vienos galios atskaitos plokštumą

Atjungiamųjų kondensatorių naudojimas yra svarbi priemonė norint išspręsti maitinimo vientisumą. Atjungiamuosius kondensatorius galima dėti tik PCB viršuje ir apačioje. Atjungimo kondensatoriaus, litavimo padėklo ir skylės praėjimo maršrutas labai paveiks atjungimo kondensatoriaus poveikį, todėl projektuojant reikia atsižvelgti į tai, kad atjungimo kondensatoriaus maršrutas turėtų būti kuo trumpesnis ir platesnis, o laidas, prijungtas prie angos taip pat turi būti kuo trumpesnis. Pavyzdžiui, didelės spartos skaitmeninėje grandinėje galima atjungti kondensatorių ant viršutinio PCB sluoksnio, didelės spartos skaitmeninei grandinei (pavyzdžiui, procesoriui) priskirti 2 sluoksnį kaip galios sluoksnį, 3 sluoksnį. kaip signalo sluoksnis, o 4 sluoksnis kaip didelės spartos skaitmeninės grandinės įžeminimas.

Be to, būtina užtikrinti, kad signalo nukreipimas, valdomas to paties didelės spartos skaitmeninio įrenginio, gautų tą patį galios sluoksnį kaip ir atskaitos plokštuma, ir šis galios sluoksnis yra didelės spartos skaitmeninio įrenginio maitinimo sluoksnis.

3. Nustatykite kelių galių atskaitos plokštumą

Kelių galių atskaitos plokštuma bus padalinta į keletą kietų sričių su skirtinga įtampa. Jei signalo sluoksnis yra greta kelių galių sluoksnio, signalo srovė netoliese esančiame signalo sluoksnyje susidurs su nepatenkinamu grįžimo keliu, o tai sukels spragų grįžtamajame kelyje.

Didelės spartos skaitmeniniams signalams ši nepagrįsta grįžtamojo kelio konstrukcija gali sukelti rimtų problemų, todėl reikalaujama, kad didelės spartos skaitmeninio signalo laidai būtų toliau nuo kelių galių atskaitos plokštumos.

4.Nustatykite kelias žemės atskaitos plokštumas

 Kelios įžeminimo atskaitos plokštumos (įžeminimo plokštumos) gali užtikrinti gerą mažos varžos srovės grįžtamąjį kelią, kuris gali sumažinti bendrojo režimo EMl. Įžeminimo plokštuma ir maitinimo plokštuma turi būti tvirtai sujungtos, o signalo sluoksnis turi būti tvirtai sujungtas su gretima atskaitos plokštuma. Tai galima pasiekti sumažinus terpės storį tarp sluoksnių.

5. Pagrįstai suprojektuokite laidų derinį

Du signalo kelio sluoksniai vadinami „laidų deriniu“. Geriausias laidų derinys yra skirtas išvengti grįžtamosios srovės, tekančios iš vienos atskaitos plokštumos į kitą, o teka iš vieno atskaitos plokštumos taško (priekio) į kitą. Norint užbaigti sudėtingą laidų instaliaciją, tarpsluoksnis laidų pertvarkymas yra neišvengiamas. Kai signalas konvertuojamas tarp sluoksnių, turi būti užtikrinta, kad grįžtamoji srovė sklandžiai tekėtų iš vienos atskaitos plokštumos į kitą. Projektuojant gretimus sluoksnius tikslinga laikyti laidų deriniu.

Jei signalo kelias turi apimti kelis sluoksnius, paprastai nėra tikslinga jį naudoti kaip laidų derinį, nes kelias per kelis sluoksnius yra nevientisas grįžtamoms srovėms. Nors spyruoklę galima sumažinti įdedant atjungiamąjį kondensatorių šalia perėjimo angos arba sumažinant terpės storį tarp atskaitos plokštumų, tai nėra geras dizainas.

6.Laidų krypties nustatymas

Kai laidų kryptis nustatyta tame pačiame signalo sluoksnyje, ji turėtų užtikrinti, kad dauguma laidų krypčių būtų nuoseklios ir turi būti statmenos gretimų signalo sluoksnių laidų kryptims. Pavyzdžiui, vieno signalo sluoksnio laidų kryptis gali būti nustatyta „Y ašies“ kryptimi, o kito gretimo signalo sluoksnio laidų kryptį galima nustatyti „X ašies“ kryptimi.

7. Apriklijavo lygaus sluoksnio struktūrą 

Iš suprojektuoto PCB laminavimo galima pastebėti, kad klasikinis laminavimo dizainas yra beveik visi lyginiai, o ne nelyginiai sluoksniai, šį reiškinį lemia įvairūs veiksniai.

Iš spausdintinės plokštės gamybos proceso galime žinoti, kad visas laidus plokštės sluoksnis išsaugomas pagrindiniame sluoksnyje, o pagrindinio sluoksnio medžiaga paprastai yra dvipusė apdailos plokštė, kai visiškai naudojamas pagrindinis sluoksnis. , laidus spausdintinės plokštės sluoksnis yra lygus

Netgi sluoksniuotos spausdintinės plokštės turi išlaidų pranašumų. Kadangi nėra terpės sluoksnio ir vario dangos, nelyginių PCB žaliavų sluoksnių kaina yra šiek tiek mažesnė nei lyginių PCB sluoksnių kaina. Tačiau ODd sluoksnio PCB apdorojimo sąnaudos yra akivaizdžiai didesnės nei tolygaus sluoksnio PCB, nes ODd sluoksnio PCB reikia pridėti nestandartinį laminuoto pagrindinio sluoksnio sujungimo procesą, remiantis pagrindinio sluoksnio struktūros procesu. Palyginti su įprasta pagrindinio sluoksnio struktūra, vario dangos pridėjimas už pagrindinio sluoksnio struktūros sumažins gamybos efektyvumą ir pailgins gamybos ciklą. Prieš laminuojant išorinį šerdies sluoksnį reikia papildomai apdoroti, o tai padidina išorinio sluoksnio subraižymo ir nesuderinimo riziką. Padidėjęs išorinis valdymas žymiai padidins gamybos sąnaudas.

Kai vidinis ir išorinis spausdintinės plokštės sluoksniai atšaldomi po daugiasluoksnio grandinės sujungimo proceso, dėl skirtingo laminavimo įtempimo spausdintinės plokštės lenkimo laipsniai skiriasi. Didėjant plokštės storiui, padidėja dviejų skirtingų konstrukcijų sudėtinės spausdintinės plokštės sulenkimo rizika. Nelyginio sluoksnio plokštes lengva sulenkti, o lygių sluoksnių spausdintinės plokštės gali išvengti lenkimo.

Jei spausdintinė plokštė suprojektuota su nelyginiu galios sluoksnių skaičiumi ir lyginiu signalo sluoksnių skaičiumi, gali būti taikomas galios sluoksnių pridėjimo būdas. Kitas paprastas būdas yra įdėti įžeminimo sluoksnį kamino viduryje, nekeičiant kitų nustatymų. Tai yra, PCB yra prijungtas nelyginiu sluoksnių skaičiumi, o tada viduryje dubliuojamas įžeminimo sluoksnis.

8.  Išlaidų įvertinimas

Kalbant apie gamybos sąnaudas, daugiasluoksnės plokštės yra tikrai brangesnės nei vieno ir dviejų sluoksnių plokščių su tuo pačiu PCB plotu, ir kuo daugiau sluoksnių, tuo didesnė kaina. Tačiau svarstant grandinės funkcijų realizavimą ir plokštės miniatiūrizavimą, siekiant užtikrinti signalo vientisumą, EMl, EMC ir kitus veikimo rodiklius, kiek įmanoma reikėtų naudoti daugiasluoksnes plokštes. Apskritai, sąnaudų skirtumas tarp daugiasluoksnių grandinių plokščių ir vieno sluoksnio bei dviejų sluoksnių plokščių nėra daug didesnis nei tikėtasi