Când proiectați PCB, una dintre cele mai de bază întrebări de luat în considerare este implementarea cerințelor funcțiilor circuitului de cât de mult un strat de cablare, planul de masă și planul de putere și stratul de cablare al plăcii de circuit imprimat, planul de masă și puterea. determinarea plană a numărului de straturi și a funcției circuitului, integritatea semnalului, EMI, EMC, costurile de producție și alte cerințe.

Pentru majoritatea modelelor, există multe cerințe contradictorii privind cerințele de performanță PCB, costul țintă, tehnologia de fabricație și complexitatea sistemului. Designul laminat al PCB este de obicei o decizie de compromis după luarea în considerare a diverșilor factori. Circuitele digitale de mare viteză și circuitele whisker sunt de obicei proiectate cu plăci multistrat.

Iată opt principii pentru proiectarea în cascadă:

1. Dlaminare

Într-un PCB multistrat, există de obicei un strat de semnal (S), un plan de alimentare (P) și un plan de împământare (GND). Planul de putere și planul GROUND sunt de obicei plane solide nesegmentate care vor oferi o cale bună de întoarcere a curentului cu impedanță scăzută pentru curentul liniilor de semnal adiacente.

Majoritatea straturilor de semnal sunt situate între aceste surse de alimentare sau straturi de plan de referință la sol, formând linii cu bandă simetrice sau asimetrice. Straturile de sus și de jos ale unui PCB multistrat sunt de obicei folosite pentru a plasa componente și o cantitate mică de cabluri. Cablajul acestor semnale nu trebuie să fie prea lung pentru a reduce radiația directă cauzată de cablare.

2. Determinați un singur plan de referință de putere

Utilizarea condensatoarelor de decuplare este o măsură importantă pentru a rezolva integritatea sursei de alimentare. Condensatorii de decuplare pot fi plasați numai în partea de sus și de jos a PCB-ului. Dirijarea condensatorului de decuplare, a plăcuței de lipire și a trecerii orificiului va afecta grav efectul condensatorului de decuplare, ceea ce necesită ca proiectarea să ia în considerare că rutarea condensatorului de decuplare ar trebui să fie cât mai scurtă și cât mai largă posibil, iar firul conectat la gaură ar trebui să fie de asemenea, să fie cât mai scurt posibil. De exemplu, într-un circuit digital de mare viteză, este posibil să plasați condensatorul de decuplare pe stratul superior al PCB, să atribuiți stratul 2 circuitului digital de mare viteză (cum ar fi procesorul) ca strat de putere, stratul 3. ca strat de semnal și stratul 4 ca masă de circuit digital de mare viteză.

În plus, este necesar să se asigure că rutarea semnalului condusă de același dispozitiv digital de mare viteză ia același strat de putere ca și planul de referință, iar acest strat de putere este stratul de alimentare al dispozitivului digital de mare viteză.

3. Determinați planul de referință multi-putere

Planul de referință multi-putere va fi împărțit în mai multe regiuni solide cu tensiuni diferite. Dacă stratul de semnal este adiacent stratului multi-putere, curentul de semnal de pe stratul de semnal din apropiere va întâlni o cale de întoarcere nesatisfăcătoare, ceea ce va duce la goluri în calea de întoarcere.

Pentru semnalele digitale de mare viteză, acest design nerezonabil al căii de întoarcere poate cauza probleme serioase, așa că este necesar ca cablurile de semnal digital de mare viteză să fie departe de planul de referință multi-putere.

4.Determinați mai multe planuri de referință la sol

 Mai multe planuri de referință la pământ (planuri de împământare) pot oferi o cale bună de întoarcere a curentului de impedanță scăzută, care poate reduce EMl de mod comun. Planul de masă și planul de putere ar trebui să fie strâns cuplate, iar stratul de semnal ar trebui să fie strâns cuplat la planul de referință adiacent. Acest lucru se poate realiza prin reducerea grosimii mediului dintre straturi.

5. Proiectați combinația de cablaje în mod rezonabil

Cele două straturi acoperite de o cale de semnal se numesc „combinație de cablare”. Cea mai bună combinație de cablare este concepută pentru a evita trecerea curentului de retur de la un plan de referință la altul, dar, în schimb, curge dintr-un punct (față) al unui plan de referință la altul. Pentru a finaliza cablarea complexă, conversia interstratului cablajului este inevitabilă. Când semnalul este convertit între straturi, trebuie asigurat că curentul de retur trebuie să curgă lin de la un plan de referință la altul. Într-un design, este rezonabil să se ia în considerare straturile adiacente ca o combinație de cablare.

Dacă o cale de semnal trebuie să acopere mai multe straturi, de obicei nu este un design rezonabil să o utilizați ca o combinație de cablare, deoarece o cale prin mai multe straturi nu este neregulată pentru curenții de retur. Deși arcul poate fi redus prin plasarea unui condensator de decuplare lângă orificiul traversant sau prin reducerea grosimii mediului între planurile de referință, nu este un design bun.

6.Setarea direcției cablajului

Când direcția de cablare este setată pe același strat de semnal, ar trebui să se asigure că majoritatea direcțiilor de cablare sunt consecvente și ar trebui să fie ortogonale cu direcțiile de cablare ale straturilor de semnal adiacente. De exemplu, direcția de cablare a unui strat de semnal poate fi setată pe direcția „axa Y”, iar direcția de cablare a altui strat de semnal adiacent poate fi setată pe direcția „axa X”.

7. Aa adoptat structura stratului uniform 

Se poate constata din laminarea PCB proiectată că designul clasic de laminare este aproape toate straturi pare, mai degrabă decât straturi impare, acest fenomen este cauzat de o varietate de factori.

Din procesul de fabricație a plăcii de circuit imprimat, putem ști că tot stratul conductor din placa de circuit este salvat pe stratul de bază, materialul stratului de bază este, în general, placa de placare cu două fețe, atunci când utilizarea completă a stratului de bază , stratul conductor al plăcii de circuit imprimat este uniform

Chiar și plăcile de circuite imprimate în strat au avantaje de cost. Datorită absenței unui strat de mediu și a placajului de cupru, costul straturilor impare de materii prime PCB este puțin mai mic decât costul straturilor pare de PCB. Cu toate acestea, costul de procesare al PCB-ului cu strat ODd este evident mai mare decât cel al PCB-ului cu strat uniform, deoarece PCB-ul cu strat ODd trebuie să adauge un proces de lipire a stratului de miez laminat nestandard pe baza procesului de structură a stratului de bază. În comparație cu structura stratului de miez comun, adăugarea de placare de cupru în afara structurii stratului de bază va duce la o eficiență mai scăzută a producției și la un ciclu de producție mai lung. Înainte de laminare, stratul de miez exterior necesită o prelucrare suplimentară, ceea ce crește riscul de zgâriere și deteriorare a stratului exterior. Manevrarea exterioară crescută va crește semnificativ costurile de producție.

Când straturile interioare și exterioare ale plăcii de circuit imprimat sunt răcite după procesul de lipire a circuitelor multistrat, tensiunea de laminare diferită va produce diferite grade de îndoire pe placa de circuit imprimat. Și pe măsură ce grosimea plăcii crește, crește riscul de a îndoi o placă de circuit imprimat compozit cu două structuri diferite. Plăcile de circuite cu strat impar sunt ușor de îndoit, în timp ce plăcile de circuite imprimate cu strat egal pot evita îndoirea.

Dacă placa de circuit imprimat este proiectată cu un număr impar de straturi de putere și un număr par de straturi de semnal, se poate adopta metoda de adăugare a straturilor de putere. O altă metodă simplă este să adăugați un strat de împământare în mijlocul stivei fără a modifica celelalte setări. Adică, PCB-ul este conectat într-un număr impar de straturi, iar apoi un strat de împământare este duplicat în mijloc.

8.  Considerarea costurilor

În ceea ce privește costul de producție, plăcile de circuite multistrat sunt cu siguranță mai scumpe decât plăcile de circuite cu un singur și dublu strat cu aceeași zonă PCB și cu cât sunt mai multe straturi, cu atât costul este mai mare. Cu toate acestea, atunci când se ia în considerare realizarea funcțiilor de circuit și miniaturizarea plăcilor de circuite, pentru a asigura integritatea semnalului, EMl, EMC și alți indicatori de performanță, plăcile de circuite multistrat ar trebui utilizate pe cât posibil. În general, diferența de cost între plăcile de circuite multistrat și plăcile de circuite cu un singur strat și două straturi nu este mult mai mare decât se aștepta