Ao projetar PCB, uma das questões mais básicas a considerar é implementar os requisitos das funções do circuito necessárias para quanto uma camada de fiação, o plano de aterramento e o plano de potência, e a camada de fiação da placa de circuito impresso, o plano de aterramento e a potência determinação plana do número de camadas e da função do circuito, integridade do sinal, EMI, EMC, custos de fabricação e outros requisitos.

Para a maioria dos projetos, existem muitos requisitos conflitantes sobre requisitos de desempenho de PCB, custo-alvo, tecnologia de fabricação e complexidade do sistema. O design laminado do PCB geralmente é uma decisão de compromisso após considerar vários fatores. Circuitos digitais de alta velocidade e circuitos whisker são geralmente projetados com placas multicamadas.

Aqui estão oito princípios para design em cascata:

1. Delaminação

Em uma PCB multicamada, geralmente há camada de sinal (S), plano de fonte de alimentação (P) e plano de aterramento (GND). O plano de potência e o plano GROUND são geralmente planos sólidos não segmentados que fornecerão um bom caminho de retorno de corrente de baixa impedância para a corrente das linhas de sinal adjacentes.

A maioria das camadas de sinal está localizada entre essas fontes de energia ou camadas do plano de referência terrestre, formando linhas em faixas simétricas ou assimétricas. As camadas superior e inferior de uma PCB multicamadas são geralmente usadas para colocar componentes e uma pequena quantidade de fiação. A fiação desses sinais não deve ser muito longa para reduzir a radiação direta causada pela fiação.

2. Determine o plano de referência de potência único

O uso de capacitores de desacoplamento é uma medida importante para solucionar a integridade da fonte de alimentação. Os capacitores de desacoplamento só podem ser colocados na parte superior e inferior da PCB. O roteamento do capacitor de desacoplamento, da almofada de solda e da passagem do furo afetará seriamente o efeito do capacitor de desacoplamento, o que exige que o projeto considere que o roteamento do capacitor de desacoplamento deve ser o mais curto e largo possível, e o fio conectado ao furo deve também seja o mais curto possível. Por exemplo, em um circuito digital de alta velocidade, é possível colocar o capacitor de desacoplamento na camada superior do PCB, atribuir a camada 2 ao circuito digital de alta velocidade (como o processador) como a camada de potência, camada 3 como camada de sinal e camada 4 como aterramento do circuito digital de alta velocidade.

Além disso, é necessário garantir que o roteamento do sinal acionado pelo mesmo dispositivo digital de alta velocidade ocupe a mesma camada de potência que o plano de referência, e esta camada de potência seja a camada de alimentação do dispositivo digital de alta velocidade.

3. Determine o plano de referência multipotência

O plano de referência multipotência será dividido em várias regiões sólidas com tensões diferentes. Se a camada de sinal for adjacente à camada de múltiplas potências, a corrente do sinal na camada de sinal próxima encontrará um caminho de retorno insatisfatório, o que levará a lacunas no caminho de retorno.

Para sinais digitais de alta velocidade, esse projeto de caminho de retorno irracional pode causar sérios problemas, por isso é necessário que a fiação do sinal digital de alta velocidade esteja longe do plano de referência de potência múltipla.

4.Determinar vários planos de referência terrestre

 Vários planos de referência de aterramento (planos de aterramento) podem fornecer um bom caminho de retorno de corrente de baixa impedância, o que pode reduzir o EMl de modo comum. O plano de terra e o plano de potência devem estar fortemente acoplados, e a camada de sinal deve estar fortemente acoplada ao plano de referência adjacente. Isto pode ser conseguido reduzindo a espessura do meio entre as camadas.

5. Projete a combinação de fiação razoavelmente

As duas camadas abrangidas por um caminho de sinal são chamadas de “combinação de fiação”. A melhor combinação de fiação é projetada para evitar que a corrente de retorno flua de um plano de referência para outro, mas sim de um ponto (face) de um plano de referência para outro. Para completar a fiação complexa, a conversão intercalar da fiação é inevitável. Quando o sinal é convertido entre camadas, deve-se garantir que a corrente de retorno flua suavemente de um plano de referência para outro. Em um projeto, é razoável considerar as camadas adjacentes como uma combinação de fiação.

Se um caminho de sinal precisa abranger múltiplas camadas, geralmente não é um projeto razoável usá-lo como uma combinação de fiação, porque um caminho através de múltiplas camadas não é irregular para correntes de retorno. Embora a mola possa ser reduzida colocando um capacitor de desacoplamento próximo ao furo passante ou reduzindo a espessura do meio entre os planos de referência, este não é um bom projeto.

6.Definir a direção da fiação

Quando a direção da fiação é definida na mesma camada de sinal, deve-se garantir que a maioria das direções da fiação sejam consistentes e sejam ortogonais às direções da fiação das camadas de sinal adjacentes. Por exemplo, a direção da fiação de uma camada de sinal pode ser definida para a direção do “eixo Y” e a direção da fiação de outra camada de sinal adjacente pode ser definida para a direção do “eixo X”.

7. Umadotou a estrutura de camada uniforme 

Pode-se descobrir a partir da laminação de PCB projetada que o projeto de laminação clássico consiste em quase todas camadas pares, em vez de camadas ímpares; esse fenômeno é causado por uma variedade de fatores.

A partir do processo de fabricação da placa de circuito impresso, podemos saber que toda a camada condutora da placa de circuito é salva na camada central, o material da camada central é geralmente uma placa de revestimento dupla-face, quando o uso total da camada central , a camada condutora da placa de circuito impresso é uniforme

Até mesmo placas de circuito impresso em camadas apresentam vantagens de custo. Devido à ausência de uma camada de mídia e revestimento de cobre, o custo das camadas ímpares de matérias-primas de PCB é ligeiramente inferior ao custo das camadas pares de PCB. No entanto, o custo de processamento do PCB da camada ODd é obviamente maior do que o do PCB da camada par, porque o PCB da camada ODd precisa adicionar um processo de ligação da camada central laminada não padrão com base no processo de estrutura da camada central. Em comparação com a estrutura da camada central comum, a adição de revestimento de cobre fora da estrutura da camada central levará a uma menor eficiência de produção e a um ciclo de produção mais longo. Antes da laminação, a camada central externa requer processamento adicional, o que aumenta o risco de riscar e desarranjar a camada externa. O aumento do manuseio externo aumentará significativamente os custos de fabricação.

Quando as camadas interna e externa da placa de circuito impresso são resfriadas após o processo de ligação do circuito multicamadas, as diferentes tensões de laminação produzirão diferentes graus de flexão na placa de circuito impresso. E à medida que a espessura da placa aumenta, aumenta o risco de entortar uma placa de circuito impresso composta com duas estruturas diferentes. Placas de circuito de camada ímpar são fáceis de dobrar, enquanto placas de circuito impresso de camada uniforme podem evitar dobras.

Se a placa de circuito impresso for projetada com um número ímpar de camadas de potência e um número par de camadas de sinal, o método de adição de camadas de potência poderá ser adotado. Outro método simples é adicionar uma camada de aterramento no meio da pilha sem alterar as outras configurações. Ou seja, o PCB é conectado em um número ímpar de camadas e, em seguida, uma camada de aterramento é duplicada no meio.

8.  Consideração de custo

Em termos de custo de fabricação, as placas de circuito multicamadas são definitivamente mais caras do que as placas de circuito de camada única e dupla com a mesma área de PCB, e quanto mais camadas, maior o custo. No entanto, ao considerar a realização de funções de circuito e miniaturização de placas de circuito, para garantir a integridade do sinal, EMl, EMC e outros indicadores de desempenho, placas de circuito multicamadas devem ser usadas tanto quanto possível. No geral, a diferença de custo entre placas de circuito multicamadas e placas de circuito de camada única e duas camadas não é muito maior do que o esperado