เมื่อออกแบบ PCB หนึ่งในคำถามพื้นฐานที่สุดที่ควรพิจารณาคือการใช้ข้อกำหนดของฟังก์ชั่นวงจรจำเป็นต้องใช้เลเยอร์การเดินสายไฟกราวด์และระนาบพลังงานและชั้นการเดินสายไฟของแผงไฟ

สำหรับการออกแบบส่วนใหญ่มีข้อกำหนดที่ขัดแย้งกันมากมายเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของ PCB ต้นทุนเป้าหมายเทคโนโลยีการผลิตและความซับซ้อนของระบบ การออกแบบลามิเนตของ PCB มักเป็นการตัดสินใจประนีประนอมหลังจากพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ วงจรดิจิตอลความเร็วสูงและวงจรมัสสุมักได้รับการออกแบบด้วยบอร์ดหลายชั้น

นี่คือแปดหลักการสำหรับการออกแบบแบบเรียงซ้อน:

1. Dการปราบปราม

ใน PCB หลายชั้นมักจะมีเลเยอร์สัญญาณ, ระนาบแหล่งจ่ายไฟ (P) และระนาบกราวด์ (GND) ระนาบพลังงานและระนาบกราวด์มักจะเป็นระนาบที่เป็นของแข็งที่ไม่ได้รับการแยกออกซึ่งจะให้เส้นทางส่งคืนกระแสไฟฟ้าที่มีความต้านทานต่ำที่ดีสำหรับกระแสสัญญาณที่อยู่ติดกัน

เลเยอร์สัญญาณส่วนใหญ่อยู่ระหว่างแหล่งพลังงานเหล่านี้หรือชั้นระนาบอ้างอิงกราวด์สร้างเส้นแบบสมมาตรหรือแบบอสมมาตร ชั้นบนและล่างของ PCB หลายชั้นมักใช้ในการวางส่วนประกอบและการเดินสายจำนวนเล็กน้อย การเดินสายของสัญญาณเหล่านี้ไม่ควรนานเกินไปที่จะลดรังสีโดยตรงที่เกิดจากการเดินสาย

2. กำหนดระนาบอ้างอิงพลังงานเดียว

การใช้ตัวเก็บประจุ decoupling เป็นมาตรการสำคัญในการแก้ปัญหาความสมบูรณ์ของแหล่งจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุ decoupling สามารถวางไว้ที่ด้านบนและด้านล่างของ PCB เท่านั้น การกำหนดเส้นทางของตัวเก็บประจุ decoupling แผ่นประสานและผ่านหลุมจะส่งผลกระทบอย่างจริงจังต่อผลกระทบของตัวเก็บประจุ decoupling ซึ่งต้องใช้การออกแบบจะต้องพิจารณาว่าการกำหนดเส้นทางของตัวเก็บประจุ decoupling ควรสั้นและกว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่นในวงจรดิจิตอลความเร็วสูงเป็นไปได้ที่จะวางตัวเก็บประจุ decoupling ไว้ที่ชั้นบนสุดของ PCB กำหนดเลเยอร์ 2 ให้กับวงจรดิจิตอลความเร็วสูง (เช่นโปรเซสเซอร์) เป็นชั้นพลังงานชั้น 3 เป็นชั้นสัญญาณและชั้น 4

นอกจากนี้ยังมีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการกำหนดเส้นทางสัญญาณที่ขับเคลื่อนด้วยอุปกรณ์ดิจิตอลความเร็วสูงเดียวกันนั้นใช้เลเยอร์พลังงานเช่นเดียวกับระนาบอ้างอิงและชั้นพลังงานนี้เป็นชั้นแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์ดิจิตอลความเร็วสูง

3. กำหนดระนาบอ้างอิงหลายพลังงาน

ระนาบอ้างอิงหลายพลังงานจะถูกแบ่งออกเป็นหลายภูมิภาคที่มีแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกัน หากเลเยอร์สัญญาณอยู่ติดกับเลเยอร์หลายพลังงานกระแสสัญญาณในเลเยอร์สัญญาณใกล้เคียงจะพบเส้นทางการส่งคืนที่ไม่น่าพอใจซึ่งจะนำไปสู่ช่องว่างในเส้นทางการส่งคืน

สำหรับสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงการออกแบบเส้นทางการส่งคืนที่ไม่สมเหตุสมผลนี้อาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงได้ดังนั้นจึงจำเป็นที่การเดินสายสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงควรอยู่ห่างจากระนาบอ้างอิงหลายพลังงาน

4.กำหนดเครื่องบินอ้างอิงภาคพื้นดินหลายแห่ง

 เครื่องบินอ้างอิงพื้นดินหลายลำ (ระนาบกราวด์) สามารถให้เส้นทางการส่งคืนกระแสไฟฟ้าที่มีความต้านทานต่ำได้ดีซึ่งสามารถลด EML โหมดทั่วไปได้ ระนาบกราวด์และระนาบพลังงานควรเข้ากันอย่างแน่นหนาและชั้นสัญญาณควรจะเข้ากันอย่างแน่นหนากับระนาบอ้างอิงที่อยู่ติดกัน สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการลดความหนาของสื่อระหว่างชั้น

5. การออกแบบการผสมสายไฟอย่างสมเหตุสมผล

สองเลเยอร์ที่ทอดยาวโดยเส้นทางสัญญาณเรียกว่า "ชุดสายไฟ" การรวมการเดินสายที่ดีที่สุดได้รับการออกแบบมาเพื่อหลีกเลี่ยงกระแสการส่งคืนที่ไหลจากระนาบอ้างอิงหนึ่งไปยังอีกลำหนึ่ง แต่แทนที่จะไหลจากจุดหนึ่ง (ใบหน้า) ของระนาบอ้างอิงหนึ่งไปยังอีก เพื่อให้การเดินสายที่ซับซ้อนเสร็จสิ้นการแปลง interlayer ของการเดินสายเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เมื่อสัญญาณถูกแปลงระหว่างเลเยอร์กระแสการส่งคืนควรทำให้มั่นใจได้ว่าจะไหลได้อย่างราบรื่นจากระนาบอ้างอิงหนึ่งไปยังอีก ในการออกแบบมีเหตุผลที่จะพิจารณาเลเยอร์ที่อยู่ติดกันเป็นชุดสายไฟ

หากเส้นทางสัญญาณจำเป็นต้องขยายหลายเลเยอร์มันมักจะไม่ใช่การออกแบบที่สมเหตุสมผลที่จะใช้เป็นชุดรวมการเดินสายเนื่องจากเส้นทางผ่านหลายเลเยอร์ไม่ได้เป็นหย่อมสำหรับกระแสที่ส่งคืน แม้ว่าสปริงสามารถลดลงได้โดยการวางตัวเก็บประจุ decoupling ใกล้กับผ่านรูหรือลดความหนาของสื่อระหว่างระนาบอ้างอิง แต่ก็ไม่ได้เป็นการออกแบบที่ดี

6.การตั้งค่าทิศทางการเดินสาย

เมื่อทิศทางการเดินสายถูกตั้งค่าบนเลเยอร์สัญญาณเดียวกันควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าทิศทางการเดินสายส่วนใหญ่สอดคล้องกันและควรเป็นมุมฉากไปยังทิศทางการเดินสายของเลเยอร์สัญญาณที่อยู่ติดกัน ตัวอย่างเช่นทิศทางการเดินสายของเลเยอร์สัญญาณหนึ่งสามารถตั้งค่าเป็นทิศทาง“ แกน y” และทิศทางการเดินสายของเลเยอร์สัญญาณอื่นที่อยู่ติดกันสามารถตั้งค่าเป็นทิศทาง“ แกน x”

7. กเจือ 

มันสามารถพบได้จากการเคลือบ PCB ที่ออกแบบมาซึ่งการออกแบบการเคลือบแบบคลาสสิกนั้นเกือบทุกชั้นแทนที่จะเป็นเลเยอร์แปลก ๆ ปรากฏการณ์นี้เกิดจากปัจจัยหลายประการ

จากกระบวนการผลิตของแผงวงจรพิมพ์เราสามารถรู้ได้ว่าชั้นนำไฟฟ้าทั้งหมดในแผงวงจรจะถูกบันทึกไว้ในชั้นแกนกลางวัสดุของชั้นแกนกลางโดยทั่วไปจะเป็นบอร์ดหุ้มสองด้าน

แม้แต่แผงวงจรพิมพ์เลเยอร์ก็มีข้อได้เปรียบด้านค่าใช้จ่าย เนื่องจากไม่มีชั้นของสื่อและการหุ้มทองแดงค่าใช้จ่ายของวัตถุดิบ PCB ที่มีหมายเลขคี่ต่ำกว่าค่าใช้จ่ายของชั้น PCB อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่ายในการประมวลผลของ PCB ชั้นคี่นั้นสูงกว่า PCB ที่มีชั้นดีกว่าเนื่องจาก PCB ชั้นคี่จำเป็นต้องเพิ่มกระบวนการเชื่อมแกนหลักที่ไม่เป็นมาตรฐานบนพื้นฐานของกระบวนการโครงสร้างชั้นหลัก เมื่อเทียบกับโครงสร้างชั้นแกนกลางทั่วไปการเพิ่มการหุ้มทองแดงนอกโครงสร้างชั้นแกนหลักจะนำไปสู่ประสิทธิภาพการผลิตที่ลดลงและรอบการผลิตที่ยาวนานขึ้น ก่อนที่จะมีการเคลือบเลเยอร์แกนนอกต้องใช้การประมวลผลเพิ่มเติมซึ่งจะเพิ่มความเสี่ยงของการเกาและทำให้ชั้นนอก การจัดการภายนอกที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มต้นทุนการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ

เมื่อชั้นด้านในและด้านนอกของแผงวงจรที่พิมพ์จะถูกทำให้เย็นลงหลังจากกระบวนการเชื่อมวงจรหลายชั้นความตึงของการเคลือบที่แตกต่างกันจะสร้างองศาที่แตกต่างกันของการดัดงอบนแผงวงจรที่พิมพ์ออกมา และเมื่อความหนาของบอร์ดเพิ่มขึ้นความเสี่ยงของการงอแผงวงจรพิมพ์คอมโพสิตที่มีสองโครงสร้างที่แตกต่างกันเพิ่มขึ้น แผงวงจรคี่เลเยอร์นั้นง่ายต่อการโค้งงอในขณะที่แผงวงจรพิมพ์แม้แต่เลเยอร์สามารถหลีกเลี่ยงการงอได้

หากแผงวงจรที่พิมพ์ได้รับการออกแบบด้วยเลเยอร์พลังงานจำนวนคี่และจำนวนเลเยอร์สัญญาณที่สม่ำเสมอวิธีการเพิ่มเลเยอร์พลังงานสามารถนำมาใช้ อีกวิธีง่ายๆคือการเพิ่มชั้นกราวด์ที่อยู่ตรงกลางของสแต็กโดยไม่ต้องเปลี่ยนการตั้งค่าอื่น ๆ นั่นคือ PCB มีสายในจำนวนเลเยอร์คี่และจากนั้นชั้นกราวด์จะถูกทำซ้ำตรงกลาง

8.  การพิจารณาต้นทุน

ในแง่ของค่าใช้จ่ายในการผลิตแผงวงจรหลายชั้นมีราคาแพงกว่าแผงวงจรเลเยอร์เดี่ยวและสองชั้นที่มีพื้นที่ PCB เดียวกันและยิ่งชั้นมากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาถึงการตระหนักถึงฟังก์ชั่นวงจรและการย่อขนาดของแผงวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณความสมบูรณ์ของสัญญาณ EML, EMC และตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพอื่น ๆ ควรใช้แผงวงจรหลายชั้น โดยรวมความแตกต่างของค่าใช้จ่ายระหว่างแผงวงจรหลายชั้นและแผงวงจรชั้นเดียวและสองชั้นไม่สูงกว่าที่คาดไว้มาก