При проектировании печатной платы одним из самых основных вопросов, которые следует учитывать, является реализация требований функций схемы к тому, сколько слоев проводки, заземляющего слоя и силового слоя, а также слоя проводки печатной платы, заземляющего слоя и силового слоя. плоское определение количества слоев и функции схемы, целостности сигнала, электромагнитных помех, электромагнитной совместимости, производственных затрат и других требований.

Для большинства проектов существует множество противоречивых требований к характеристикам печатных плат, целевой стоимости, технологии производства и сложности системы. Ламинированная конструкция печатной платы обычно является компромиссным решением после учета различных факторов. Высокоскоростные цифровые схемы и схемы с усами обычно проектируются на многослойных платах.

Вот восемь принципов каскадного проектирования:

1. Dрасслоение

В многослойной печатной плате обычно есть сигнальный слой (S), плоскость питания (P) и плоскость заземления (GND). Плоскость питания и плоскость ЗАЗЕМЛЕНИЯ обычно представляют собой несегментированные сплошные плоскости, которые обеспечивают хороший путь возврата тока с низким импедансом для тока соседних сигнальных линий.

Большинство сигнальных слоев расположены между этими источниками питания или слоями опорной плоскости заземления, образуя симметричные или асимметричные полосовые линии. Верхний и нижний слои многослойной печатной платы обычно используются для размещения компонентов и небольшого количества проводов. Проводка этих сигналов не должна быть слишком длинной, чтобы уменьшить прямое излучение, вызываемое проводкой.

2. Определите единую опорную плоскость мощности.

Использование развязывающих конденсаторов является важной мерой для обеспечения целостности источника питания. Развязывающие конденсаторы можно размещать только сверху и снизу печатной платы. Прокладка развязывающего конденсатора, паяльной площадки и отверстия серьезно повлияет на эффект развязывающего конденсатора, поэтому при проектировании необходимо учитывать, что прокладка развязывающего конденсатора должна быть как можно короче и шире, а провод, подключенный к отверстию, должен быть как можно более коротким и широким. также быть как можно короче. Например, в высокоскоростной цифровой схеме можно разместить развязывающий конденсатор на верхнем слое печатной платы, назначить уровень 2 высокоскоростной цифровой схеме (такой как процессор) в качестве уровня питания, слой 3. в качестве сигнального слоя, а слой 4 — в качестве заземления высокоскоростной цифровой схемы.

Кроме того, необходимо гарантировать, что маршрутизация сигнала, управляемая тем же самым высокоскоростным цифровым устройством, использует тот же уровень мощности, что и опорная плоскость, и этот уровень мощности является уровнем питания высокоскоростного цифрового устройства.

3. Определите многостепенную опорную плоскость

Опорная плоскость с несколькими мощностями будет разделена на несколько сплошных областей с разными напряжениями. Если сигнальный слой примыкает к многомощному слою, то сигнальный ток на соседнем сигнальном слое встретится с неудовлетворительным обратным путем, что приведет к разрывам в обратном пути.

Для высокоскоростных цифровых сигналов такая неразумная конструкция обратного пути может вызвать серьезные проблемы, поэтому требуется, чтобы проводка высокоскоростного цифрового сигнала находилась вдали от опорной плоскости многомощности.

4.Определите несколько опорных плоскостей земли

 Несколько опорных плоскостей заземления (плоскости заземления) могут обеспечить хороший путь возврата тока с низким импедансом, что может уменьшить синфазные электромагнитные помехи. Плоскость заземления и плоскость питания должны быть тесно связаны, а сигнальный слой должен быть тесно связан с соседней опорной плоскостью. Этого можно добиться за счет уменьшения толщины среды между слоями.

5. Разумно спроектируйте комбинацию проводов

Два уровня, охватываемые трактом прохождения сигнала, называются «комбинацией проводов». Наилучшая комбинация проводки разработана таким образом, чтобы избежать обратного тока, протекающего из одной базовой плоскости в другую, а вместо этого течь из одной точки (грани) одной базовой плоскости в другую. Для выполнения сложной проводки неизбежно межслойное преобразование проводки. Когда сигнал преобразуется между слоями, обратный ток должен плавно течь из одной опорной плоскости в другую. В проекте разумно рассматривать соседние слои как комбинацию проводов.

Если путь сигнала должен охватывать несколько слоев, обычно нецелесообразно использовать его в качестве комбинации проводов, поскольку путь через несколько слоев не является неоднородным для обратных токов. Хотя пружину можно уменьшить, поместив развязывающий конденсатор рядом со сквозным отверстием или уменьшив толщину среды между опорными плоскостями, это не очень хорошая конструкция.

6.Настройка направления проводки

Когда направление проводки задается на одном и том же сигнальном слое, необходимо гарантировать, что большинство направлений проводки согласованы и ортогональны направлениям проводки соседних сигнальных слоев. Например, направление проводки одного сигнального слоя может быть установлено в направлении «оси Y», а направление проводки другого соседнего сигнального слоя может быть установлено в направлении «оси X».

7. Адобавлена ​​равномерная структура слоев 

Из разработанной ламинации печатной платы видно, что классическая конструкция ламинации почти все состоит из четных, а не нечетных слоев, это явление вызвано множеством факторов.

Из процесса производства печатной платы мы можем знать, что весь проводящий слой печатной платы сохраняется на основном слое, материал основного слоя обычно представляет собой двухстороннюю облицовочную плату, когда полное использование основного слоя , проводящий слой печатной платы ровный

Даже многослойные печатные платы имеют ценовые преимущества. Из-за отсутствия слоя носителя и медной оболочки стоимость нечетных слоев сырья печатной платы несколько ниже стоимости четных слоев печатной платы. Однако стоимость обработки печатной платы со слоем ODd явно выше, чем у печатной платы с четным слоем, поскольку для печатной платы со слоем ODd необходимо добавить нестандартный процесс соединения ламинированного внутреннего слоя на основе процесса структуры основного слоя. По сравнению с обычной структурой среднего слоя, добавление медной оболочки за пределами структуры среднего слоя приведет к снижению эффективности производства и удлинению производственного цикла. Перед ламинированием внешний центральный слой требует дополнительной обработки, что увеличивает риск появления царапин и неправильного протравливания внешнего слоя. Увеличение внешней обработки значительно увеличит производственные затраты.

Когда внутренний и внешний слои печатной платы охлаждаются после процесса многослойного соединения, различное натяжение ламината приводит к разной степени изгиба печатной платы. А по мере увеличения толщины платы возрастает риск изгиба составной печатной платы с двумя разными структурами. Печатные платы с нечетными слоями легко сгибаются, тогда как печатные платы с четными слоями не сгибаются.

Если печатная плата спроектирована с нечетным числом силовых слоев и четным числом сигнальных слоев, можно использовать метод добавления силовых слоев. Другой простой метод — добавить слой заземления в середину стопки, не меняя других настроек. То есть печатная плата распаяна нечетным количеством слоев, а затем посередине дублируется слой заземления.

8.  Рассмотрение стоимости

С точки зрения производственных затрат, многослойные платы определенно дороже, чем одно- и двухслойные платы с той же площадью печатной платы, и чем больше слоев, тем выше стоимость. Однако при рассмотрении реализации функций схемы и миниатюризации печатной платы для обеспечения целостности сигнала, электромагнитной совместимости, электромагнитной совместимости и других показателей производительности следует, насколько это возможно, использовать многослойные печатные платы. В целом, разница в стоимости между многослойными и однослойными и двухслойными платами ненамного выше ожидаемой.