Izstrādājot PCB, viens no vissvarīgākajiem jautājumiem, kas jāapsver, ir ieviest ķēdes funkciju prasības, cik daudz elektroinstalācijas slānim, iezemējuma plaknei un barošanas plaknei, un iespiedshēmas plates vadu slānim, iezemējuma plaknei un jaudai. slāņu skaita un ķēdes funkcijas plaknes noteikšana, signāla integritāte, EMI, EMC, ražošanas izmaksas un citas prasības.

Lielākajai daļai dizainu ir daudz pretrunīgu prasību attiecībā uz PCB veiktspējas prasībām, mērķa izmaksām, ražošanas tehnoloģiju un sistēmas sarežģītību. PCB laminētais dizains parasti ir kompromisa lēmums pēc dažādu faktoru apsvēršanas. Ātrgaitas digitālās shēmas un ūsu shēmas parasti tiek veidotas ar daudzslāņu platēm.

Šeit ir astoņi kaskādes dizaina principi:

1. Delaminācija

Daudzslāņu PCB parasti ir signāla slānis (S), barošanas avota (P) plakne un zemējuma (GND) plakne. Jaudas plakne un ZEMES plakne parasti ir nesegmentētas cietas plaknes, kas nodrošinās labu zemas pretestības strāvas atgriešanās ceļu blakus esošo signāla līniju strāvai.

Lielākā daļa signāla slāņu atrodas starp šiem barošanas avotiem vai zemes atskaites plaknes slāņiem, veidojot simetriskas vai asimetriskas joslu līnijas. Daudzslāņu PCB augšējo un apakšējo slāni parasti izmanto, lai novietotu komponentus un nelielu daudzumu vadu. Šo signālu vadiem nevajadzētu būt pārāk gariem, lai samazinātu vadu radīto tiešo starojumu.

2. Nosakiet vienas jaudas atskaites plakni

Atdalīšanas kondensatoru izmantošana ir svarīgs pasākums, lai atrisinātu barošanas avota integritāti. Atdalīšanas kondensatorus var novietot tikai PCB augšpusē un apakšā. Atdalīšanas kondensatora, lodēšanas paliktņa un cauruma caurlaides maršrutēšana nopietni ietekmēs atdalīšanas kondensatora efektu, tāpēc projektēšanā jāņem vērā, ka atdalīšanas kondensatora maršrutam jābūt pēc iespējas īsākam un platākam, un vadam, kas savienots ar caurumu arī jābūt pēc iespējas īsākam. Piemēram, ātrgaitas digitālajā shēmā ir iespējams novietot atdalīšanas kondensatoru uz PCB augšējā slāņa, ātrgaitas digitālajai shēmai (piemēram, procesoram) piešķirt 2. slāni kā barošanas slāni, 3. slāni. kā signāla slānis un 4. slānis kā ātrgaitas digitālās ķēdes zemējums.

Turklāt ir jānodrošina, ka signāla maršrutēšana, ko vada viena un tā pati ātrgaitas digitālā ierīce, izmanto to pašu jaudas slāni kā atskaites plakne, un šis jaudas slānis ir ātrdarbīgas digitālās ierīces barošanas slānis.

3. Nosakiet vairāku jaudu atskaites plakni

Vairāku jaudu atskaites plakne tiks sadalīta vairākos cietos reģionos ar dažādu spriegumu. Ja signāla slānis atrodas blakus vairāku jaudu slānim, signāla strāva blakus esošajā signāla slānī saskarsies ar neapmierinošu atgriešanās ceļu, kas novedīs pie atgriešanās ceļa nepilnībām.

Ātrgaitas digitālajiem signāliem šī nepamatotā atgriešanās ceļa konstrukcija var radīt nopietnas problēmas, tāpēc ātrgaitas digitālā signāla vadiem jāatrodas prom no vairāku jaudu atskaites plaknes.

4.Nosakiet vairākas zemes atskaites plaknes

 Vairākas zemes atskaites plaknes (zemējuma plaknes) var nodrošināt labu zemas pretestības strāvas atgriešanās ceļu, kas var samazināt kopējā režīma EMl. Zemējuma plaknei un jaudas plaknei jābūt cieši savienotām, un signāla slānim jābūt cieši savienotam ar blakus esošo atskaites plakni. To var panākt, samazinot barotnes biezumu starp slāņiem.

5. Saprātīgi projektējiet vadu kombināciju

Divus slāņus, ko aptver signāla ceļš, sauc par "vadu kombināciju". Labākā vadu kombinācija ir izstrādāta, lai izvairītos no atgriešanās strāvas, kas plūst no vienas atskaites plaknes uz otru, bet tā vietā plūst no vienas atskaites plaknes viena punkta (virsmas) uz citu. Lai pabeigtu sarežģīto elektroinstalāciju, elektroinstalācijas starpslāņu pārveidošana ir neizbēgama. Kad signāls tiek pārveidots starp slāņiem, jānodrošina, lai atgriešanās strāva vienmērīgi plūst no vienas atskaites plaknes uz otru. Projektā ir saprātīgi uzskatīt blakus esošos slāņus kā vadu kombināciju.

Ja signāla ceļam ir jāietver vairāki slāņi, parasti nav saprātīgi to izmantot kā vadu kombināciju, jo ceļš caur vairākiem slāņiem nav nevienmērīgs atgriešanās strāvām. Lai gan atsperi var samazināt, novietojot atdalīšanas kondensatoru pie cauruma cauruma vai samazinot barotnes biezumu starp atskaites plaknēm, tas nav labs dizains.

6.Elektroinstalācijas virziena iestatīšana

Ja elektroinstalācijas virziens ir iestatīts uz viena un tā paša signāla slāņa, tam jānodrošina, lai vairums vadu virzienu būtu konsekventi, un tiem jābūt ortogonāliem blakus esošo signāla slāņu vadu virzieniem. Piemēram, viena signāla slāņa vadu virzienu var iestatīt uz “Y ass” virzienu, bet cita blakus esošā signāla slāņa vadu virzienu var iestatīt uz “X ass” virzienu.

7. Aleģēta vienmērīgā slāņa struktūra 

No projektētās PCB laminēšanas var secināt, ka klasiskais laminēšanas dizains ir gandrīz visi pāra slāņi, nevis nepāra slāņi, šo parādību izraisa dažādi faktori.

No iespiedshēmas plates ražošanas procesa mēs varam zināt, ka viss shēmas plates vadošais slānis tiek saglabāts uz serdes slāņa, kodola slāņa materiāls parasti ir divpusēja apšuvuma plāksne, pilnībā izmantojot galveno slāni. , iespiedshēmas plates vadošais slānis ir vienmērīgs

Pat slāņu iespiedshēmu platēm ir izmaksu priekšrocības. Tā kā nav materiāla slāņa un vara apšuvuma, PCB izejvielu nepāra numuru slāņu izmaksas ir nedaudz zemākas nekā pāra PCB slāņu izmaksas. Tomēr ODd slāņa PCB apstrādes izmaksas acīmredzami ir augstākas nekā vienmērīga slāņa PCB, jo ODd slāņa PCB ir jāpievieno nestandarta laminēta pamata slāņa savienošanas process, pamatojoties uz pamata slāņa struktūras procesu. Salīdzinot ar parasto pamatslāņa struktūru, vara apšuvuma pievienošana ārpus pamatslāņa struktūras samazinās ražošanas efektivitāti un pagarinās ražošanas ciklu. Pirms laminēšanas ārējam serdes slānim nepieciešama papildu apstrāde, kas palielina ārējā slāņa saskrāpēšanas un nesakritības risku. Paaugstināta ārējā apstrāde ievērojami palielinās ražošanas izmaksas.

Kad iespiedshēmas plates iekšējais un ārējais slānis tiek atdzesēts pēc daudzslāņu ķēdes savienošanas procesa, atšķirīgais laminēšanas spriegums radīs dažādas pakāpes iespiedshēmas plates lieces. Un, palielinoties plates biezumam, palielinās kompozītmateriālu iespiedshēmas plates ar divām dažādām konstrukcijām saliekšanas risks. Nepāra slāņu shēmas plates ir viegli saliektas, savukārt pāra slāņu iespiedshēmu plates var izvairīties no liekšanas.

Ja iespiedshēmas plate ir konstruēta ar nepāra skaitu jaudas slāņu un pāra signāla slāņu, var izmantot jaudas slāņu pievienošanas metodi. Vēl viena vienkārša metode ir pievienot zemējuma slāni kaudzes vidū, nemainot citus iestatījumus. Tas ir, PCB ir pievienots nepāra slāņu skaitā, un pēc tam vidū tiek dublēts zemējuma slānis.

8.  Izmaksu apsvēršana

Ražošanas izmaksu ziņā daudzslāņu shēmas plates noteikti ir dārgākas nekā viena un divslāņu shēmas plates ar vienādu PCB laukumu, un jo vairāk slāņu, jo augstākas izmaksas. Tomēr, apsverot shēmas funkciju realizāciju un shēmas plates miniaturizāciju, lai nodrošinātu signāla integritāti, EMl, EMC un citus veiktspējas rādītājus, iespēju robežās jāizmanto daudzslāņu shēmas plates. Kopumā izmaksu atšķirība starp daudzslāņu shēmas platēm un viena slāņa un divslāņu shēmas platēm nav daudz lielāka nekā gaidīts