Apakah yang perlu kita perhatikan dalam reka bentuk berlamina PCB?

Apabila mereka bentuk PCB, salah satu soalan paling asas untuk dipertimbangkan adalah untuk melaksanakan keperluan fungsi litar perlu berapa banyak lapisan pendawaian, satah tanah dan satah kuasa, dan lapisan pendawaian papan litar bercetak, satah tanah dan kuasa penentuan satah bilangan lapisan dan fungsi litar, integriti isyarat, EMI, EMC, kos pembuatan dan keperluan lain.

Bagi kebanyakan reka bentuk, terdapat banyak keperluan yang bercanggah pada keperluan prestasi PCB, kos sasaran, teknologi pembuatan dan kerumitan sistem. Reka bentuk berlamina PCB biasanya merupakan keputusan kompromi selepas mempertimbangkan pelbagai faktor. Litar digital berkelajuan tinggi dan litar whisker biasanya direka dengan papan berbilang lapisan.

Berikut adalah lapan prinsip untuk reka bentuk lata:

1. Deminasi

Dalam PCB berbilang lapisan, biasanya terdapat lapisan isyarat (S), satah bekalan kuasa (P) dan satah pembumian (GND). Satah kuasa dan satah GROUND biasanya merupakan satah pepejal tidak bersegmen yang akan menyediakan laluan pemulangan arus impedans rendah yang baik untuk arus garis isyarat bersebelahan.

Kebanyakan lapisan isyarat terletak di antara sumber kuasa atau lapisan satah rujukan tanah ini, membentuk garisan berjalur simetri atau tidak simetri. Lapisan atas dan bawah PCB berbilang lapisan biasanya digunakan untuk meletakkan komponen dan sejumlah kecil pendawaian. Pendawaian isyarat ini tidak boleh terlalu lama untuk mengurangkan sinaran langsung yang disebabkan oleh pendawaian.

2. Tentukan satah rujukan kuasa tunggal

Penggunaan kapasitor penyahgandingan adalah langkah penting untuk menyelesaikan integriti bekalan kuasa. Kapasitor penyahgandingan hanya boleh diletakkan di bahagian atas dan bawah PCB. Penghalaan kapasitor penyahgandingan, pad pateri, dan pas lubang akan memberi kesan serius terhadap kesan kapasitor penyahgandingan, yang memerlukan reka bentuk mesti mempertimbangkan bahawa penghalaan kapasitor penyahgandingan hendaklah sependek dan selebar mungkin, dan wayar yang disambungkan ke lubang harus juga sesingkat mungkin. Sebagai contoh, dalam litar digital berkelajuan tinggi, adalah mungkin untuk meletakkan kapasitor penyahgandingan pada lapisan atas PCB, menetapkan lapisan 2 kepada litar digital berkelajuan tinggi (seperti pemproses) sebagai lapisan kuasa, lapisan 3 sebagai lapisan isyarat, dan lapisan 4 sebagai tanah litar digital berkelajuan tinggi.

Di samping itu, adalah perlu untuk memastikan bahawa penghalaan isyarat yang didorong oleh peranti digital berkelajuan tinggi yang sama mengambil lapisan kuasa yang sama dengan satah rujukan, dan lapisan kuasa ini ialah lapisan bekalan kuasa peranti digital berkelajuan tinggi.

3. Tentukan satah rujukan berbilang kuasa

Satah rujukan berbilang kuasa akan dibahagikan kepada beberapa kawasan pepejal dengan voltan yang berbeza. Jika lapisan isyarat bersebelahan dengan lapisan berbilang kuasa, arus isyarat pada lapisan isyarat berdekatan akan menghadapi laluan pulangan yang tidak memuaskan, yang akan membawa kepada jurang dalam laluan balik.

Untuk isyarat digital berkelajuan tinggi, reka bentuk laluan balik yang tidak munasabah ini boleh menyebabkan masalah yang serius, jadi pendawaian isyarat digital berkelajuan tinggi perlu berada jauh dari satah rujukan berbilang kuasa.

4.Tentukan berbilang satah rujukan tanah

 Satah rujukan tanah berbilang (satah pembumian) boleh menyediakan laluan pemulangan arus impedans rendah yang baik, yang boleh mengurangkan EMl mod biasa. Satah tanah dan satah kuasa hendaklah diganding rapat, dan lapisan isyarat hendaklah digandingkan rapat dengan satah rujukan bersebelahan. Ini boleh dicapai dengan mengurangkan ketebalan medium antara lapisan.

5. Reka bentuk gabungan pendawaian dengan munasabah

Dua lapisan yang direntangi oleh laluan isyarat dipanggil "gabungan pendawaian". Gabungan pendawaian terbaik direka untuk mengelakkan arus balik mengalir dari satu satah rujukan ke satah rujukan yang lain, tetapi sebaliknya mengalir dari satu titik (muka) satu satah rujukan ke satah yang lain. Untuk melengkapkan pendawaian kompleks, penukaran interlayer pendawaian tidak dapat dielakkan. Apabila isyarat ditukar antara lapisan, arus balik hendaklah dipastikan mengalir dengan lancar dari satu satah rujukan ke satah yang lain. Dalam reka bentuk, adalah munasabah untuk mempertimbangkan lapisan bersebelahan sebagai gabungan pendawaian.

 

Jika laluan isyarat perlu merentangi berbilang lapisan, ia biasanya bukan reka bentuk yang munasabah untuk menggunakannya sebagai gabungan pendawaian, kerana laluan melalui berbilang lapisan tidak bertompok untuk arus balik. Walaupun spring boleh dikurangkan dengan meletakkan kapasitor penyahgandingan berhampiran lubang telus atau mengurangkan ketebalan medium antara satah rujukan, ia bukanlah reka bentuk yang baik.

6.Menetapkan arah pendawaian

Apabila arah pendawaian ditetapkan pada lapisan isyarat yang sama, ia harus memastikan bahawa kebanyakan arah pendawaian adalah konsisten, dan haruslah ortogon dengan arah pendawaian lapisan isyarat bersebelahan. Sebagai contoh, arah pendawaian satu lapisan isyarat boleh ditetapkan ke arah "paksi-Y", dan arah pendawaian lapisan isyarat bersebelahan lain boleh ditetapkan kepada arah "paksi-X".

7. Amenggunakan struktur lapisan sekata 

Ia boleh didapati daripada laminasi PCB yang direka bahawa reka bentuk laminasi klasik adalah hampir semua lapisan genap, dan bukannya lapisan ganjil, fenomena ini disebabkan oleh pelbagai faktor.

Dari proses pembuatan papan litar bercetak, kita boleh tahu bahawa semua lapisan konduktif dalam papan litar disimpan pada lapisan teras, bahan lapisan teras biasanya papan pelapisan dua sisi, apabila penggunaan penuh lapisan teras , lapisan konduktif papan litar bercetak adalah sekata

Malah papan litar bercetak lapisan mempunyai kelebihan kos. Kerana ketiadaan lapisan media dan pelapisan tembaga, kos lapisan bernombor ganjil bahan mentah PCB adalah lebih rendah sedikit daripada kos lapisan genap PCB. Walau bagaimanapun, kos pemprosesan PCB lapisan ODd jelas lebih tinggi daripada PCB lapisan genap kerana PCB lapisan ODd perlu menambah proses ikatan lapisan teras berlamina tidak standard berdasarkan proses struktur lapisan teras. Berbanding dengan struktur lapisan teras biasa, menambah pelapisan tembaga di luar struktur lapisan teras akan membawa kepada kecekapan pengeluaran yang lebih rendah dan kitaran pengeluaran yang lebih lama. Sebelum melamina, lapisan teras luar memerlukan pemprosesan tambahan, yang meningkatkan risiko tercalar dan salah letak lapisan luar. Peningkatan pengendalian luar akan meningkatkan kos pembuatan dengan ketara.

Apabila lapisan dalam dan luar papan litar bercetak disejukkan selepas proses ikatan litar berbilang lapisan, ketegangan laminasi yang berbeza akan menghasilkan darjah lenturan yang berbeza pada papan litar bercetak. Dan apabila ketebalan papan meningkat, risiko membengkokkan papan litar bercetak komposit dengan dua struktur berbeza meningkat. Papan litar lapisan ganjil mudah dibengkokkan, manakala papan litar bercetak lapisan genap boleh mengelakkan lenturan.

Jika papan litar bercetak direka bentuk dengan bilangan lapisan kuasa ganjil dan bilangan lapisan isyarat genap, kaedah menambah lapisan kuasa boleh diguna pakai. Kaedah mudah lain ialah menambah lapisan pembumian di tengah-tengah timbunan tanpa mengubah Tetapan lain. Iaitu, PCB berwayar dalam bilangan lapisan yang ganjil, dan kemudian lapisan pembumian diduplikasi di tengah.

8.  Pertimbangan Kos

Dari segi kos pembuatan, papan litar berbilang lapisan pastinya lebih mahal daripada papan litar satu dan dua lapisan dengan kawasan PCB yang sama, dan semakin banyak lapisan, semakin tinggi kosnya. Walau bagaimanapun, apabila mempertimbangkan merealisasikan fungsi litar dan pengecilan papan litar, untuk memastikan integriti isyarat, EMl, EMC dan penunjuk prestasi lain, papan litar berbilang lapisan harus digunakan sejauh mungkin. Secara keseluruhan, perbezaan kos antara papan litar berbilang lapisan dan papan litar satu lapisan dan dua lapisan tidak jauh lebih tinggi daripada yang dijangkakan.