PCB tasarlarken dikkate alınması gereken en temel sorulardan biri, devre fonksiyonlarının gereksinimlerinin ne kadar kablolama katmanına, toprak düzlemine ve güç düzlemine ve baskılı devre kartı kablolama katmanına, toprak düzlemine ve güce ne kadar ihtiyaç duyduğunu uygulamaktır. katman sayısının ve devre fonksiyonunun düzlem tespiti, sinyal bütünlüğü, EMI, EMC, üretim maliyetleri ve diğer gereksinimler.

Çoğu tasarım için PCB performans gereksinimleri, hedef maliyet, üretim teknolojisi ve sistem karmaşıklığı konusunda birbiriyle çelişen birçok gereksinim vardır. PCB'nin lamine tasarımı genellikle çeşitli faktörler dikkate alındıktan sonra verilen bir uzlaşma kararıdır. Yüksek hızlı dijital devreler ve bıyık devreleri genellikle çok katmanlı kartlarla tasarlanmıştır.

Basamaklı tasarım için sekiz ilke şunlardır:

1. Delaminasyon

Çok katmanlı bir PCB'de genellikle sinyal katmanı (S), güç kaynağı (P) düzlemi ve topraklama (GND) düzlemi bulunur. Güç düzlemi ve TOPRAK düzlemi genellikle, bitişik sinyal hatlarının akımı için iyi bir düşük empedanslı akım dönüş yolu sağlayacak, bölümlere ayrılmamış katı düzlemlerdir.

Sinyal katmanlarının çoğu, bu güç kaynakları veya yer referans düzlemi katmanları arasında yer alır ve simetrik veya asimetrik bantlı çizgiler oluşturur. Çok katmanlı bir PCB'nin üst ve alt katmanları genellikle bileşenleri ve az miktarda kabloyu yerleştirmek için kullanılır. Bu sinyallerin kablolaması, kablolamanın neden olduğu doğrudan radyasyonu azaltmak için çok uzun olmamalıdır.

2. Tek güç referans düzlemini belirleyin

Dekuplaj kapasitörlerinin kullanımı güç kaynağı bütünlüğünü çözmek için önemli bir önlemdir. Dekuplaj kapasitörleri PCB'nin yalnızca üstüne ve altına yerleştirilebilir. Dekuplaj kapasitörünün, lehim pedinin ve delik geçişinin yönlendirilmesi, dekuplaj kapasitörünün etkisini ciddi şekilde etkileyecektir; bu, tasarımın dekuplaj kapasitörünün yönlendirmesinin mümkün olduğu kadar kısa ve geniş olması gerektiğini ve deliğe bağlanan telin dikkate alınmasını gerektirir. ayrıca mümkün olduğu kadar kısa olun. Örneğin, yüksek hızlı bir dijital devrede, dekuplaj kapasitörünü PCB'nin üst katmanına yerleştirmek, katman 2'yi yüksek hızlı dijital devreye (işlemci gibi) güç katmanı, katman 3 olarak atamak mümkündür. sinyal katmanı olarak ve katman 4, yüksek hızlı dijital devre toprağı olarak.

Ayrıca aynı yüksek hızlı dijital cihaz tarafından yönlendirilen sinyal yönlendirmenin referans düzlemi ile aynı güç katmanını almasının ve bu güç katmanının yüksek hızlı dijital cihazın güç kaynağı katmanı olmasını sağlamak gerekir.

3. Çok güçlü referans düzlemini belirleyin

Çok güçlü referans düzlemi, farklı voltajlara sahip birkaç katı bölgeye bölünecektir. Sinyal katmanı çoklu güç katmanına bitişikse, yakındaki sinyal katmanındaki sinyal akımı yetersiz bir dönüş yolu ile karşılaşacak ve bu da dönüş yolunda boşluklara yol açacaktır.

Yüksek hızlı dijital sinyaller için bu mantıksız dönüş yolu tasarımı ciddi sorunlara neden olabilir, bu nedenle yüksek hızlı dijital sinyal kablolarının çoklu güç referans düzleminden uzakta olması gerekir.

4.Birden fazla yer referans düzlemini belirleme

 Çoklu yer referans düzlemleri (topraklama düzlemleri), ortak mod EMI'yi azaltabilecek iyi bir düşük empedanslı akım dönüş yolu sağlayabilir. Yer düzlemi ve güç düzlemi sıkı bir şekilde bağlanmalı ve sinyal katmanı bitişik referans düzlemine sıkı bir şekilde bağlanmalıdır. Bu, katmanlar arasındaki ortamın kalınlığını azaltarak başarılabilir.

5. Kablolama kombinasyonunu makul şekilde tasarlayın

Bir sinyal yolu tarafından yayılan iki katmana "kablolama kombinasyonu" adı verilir. En iyi kablolama kombinasyonu, geri dönüş akımının bir referans düzleminden diğerine akmasını önleyecek, bunun yerine bir referans düzleminin bir noktasından (yüzünden) diğerine akacak şekilde tasarlanmıştır. Karmaşık kablolamayı tamamlamak için kablolamanın katmanlar arası dönüşümü kaçınılmazdır. Sinyal katmanlar arasında dönüştürülürken, geri dönüş akımının bir referans düzleminden diğerine düzgün bir şekilde akması sağlanmalıdır. Bir tasarımda bitişik katmanları bir kablolama kombinasyonu olarak düşünmek mantıklıdır.

Bir sinyal yolunun birden fazla katmana yayılması gerekiyorsa, bunu bir kablolama kombinasyonu olarak kullanmak genellikle makul bir tasarım değildir, çünkü birden fazla katmandan geçen bir yol, dönüş akımları açısından düzensiz değildir. Her ne kadar deliğin yakınına bir dekuplaj kondansatörü yerleştirilerek veya referans düzlemleri arasındaki ortamın kalınlığı azaltılarak yay azaltılabilse de, bu iyi bir tasarım değildir.

6.Kablolama yönünün ayarlanması

Kablolama yönü aynı sinyal katmanında ayarlandığında, çoğu kablolama yönünün tutarlı olmasını sağlamalı ve bitişik sinyal katmanlarının kablolama yönlerine dik olmalıdır. Örneğin, bir sinyal katmanının kablolama yönü "Y ekseni" yönüne ayarlanabilir ve diğer bitişik sinyal katmanının kablolama yönü "X ekseni" yönüne ayarlanabilir.

7. bireşit katman yapısını destekledi 

Tasarlanan PCB laminasyonundan, klasik laminasyon tasarımının tek katmanlar yerine hemen hemen tüm katmanların eşit olduğu, bu olguya çeşitli faktörlerin neden olduğu bulunabilir.

Baskılı devre kartının üretim sürecinden, devre kartındaki tüm iletken katmanın çekirdek katmana kaydedildiğini, çekirdek katmanın malzemesinin genellikle çift taraflı kaplama paneli olduğunu biliyoruz. , baskılı devre kartının iletken katmanı eşittir

Katmanlı baskılı devre kartlarının bile maliyet avantajları vardır. Ortam katmanı ve bakır kaplamanın olmaması nedeniyle, tek sayılı PCB hammadde katmanlarının maliyeti, çift PCB katmanlarının maliyetinden biraz daha düşüktür. Bununla birlikte, ODd katmanlı PCB'nin işlem maliyeti, çift katmanlı PCB'den açıkça daha yüksektir çünkü ODd katmanlı PCB'nin, çekirdek katman yapısı prosesi temelinde standart olmayan bir lamine çekirdek katman bağlama işlemi eklemesi gerekir. Ortak çekirdek katman yapısıyla karşılaştırıldığında, bakır kaplamanın çekirdek katman yapısının dışına eklenmesi üretim verimliliğinin düşmesine ve üretim döngüsünün uzamasına yol açacaktır. Laminasyondan önce, dış çekirdek katmanı ek işlem gerektirir, bu da dış katmanın çizilmesi ve yanlış parçalanması riskini artırır. Artan dış taşıma, üretim maliyetlerini önemli ölçüde artıracaktır.

Çok katmanlı devre birleştirme işleminden sonra baskılı devre kartının iç ve dış katmanları soğutulduğunda, farklı laminasyon gerilimi baskılı devre kartı üzerinde farklı derecelerde bükülme üretecektir. Kartın kalınlığı arttıkça iki farklı yapıya sahip kompozit baskılı devre kartının bükülme riski de artıyor. Tek katmanlı devre kartlarının bükülmesi kolaydır, çift katmanlı baskılı devre kartları ise bükülmeyi önleyebilir.

Baskılı devre kartı tek sayıda güç katmanı ve çift sayıda sinyal katmanıyla tasarlanmışsa, güç katmanı ekleme yöntemi benimsenebilir. Bir diğer basit yöntem ise diğer Ayarları değiştirmeden yığının ortasına bir topraklama katmanı eklemektir. Yani PCB tek sayıda katman halinde kablolanır ve ardından ortada bir topraklama katmanı çoğaltılır.

8.  Maliyet Değerlendirmesi

Üretim maliyeti açısından çok katmanlı devre kartları, aynı PCB alanına sahip tek ve çift katmanlı devre kartlarından kesinlikle daha pahalıdır ve katman sayısı arttıkça maliyet de artar. Ancak devre fonksiyonlarının gerçekleştirilmesi ve devre kartının minyatürleştirilmesi düşünüldüğünde sinyal bütünlüğünü sağlamak için EMl, EMC ve diğer performans göstergeleri mümkün olduğunca çok katmanlı devre kartları kullanılmalıdır. Genel olarak çok katmanlı devre kartları ile tek katmanlı ve iki katmanlı devre kartları arasındaki maliyet farkı beklenenden çok yüksek değil