من أهم الاعتبارات في تصميم لوحات الدوائر المطبوعة تحديد عدد طبقات التوجيه، ومستويات التأريض، ومستويات الطاقة اللازمة لتلبية المتطلبات الوظيفية للدائرة. عادةً ما يكون تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المتراصة حلاً وسطًا، مع مراعاة عوامل مختلفة. فيما يلي المبادئ الرئيسية لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة المتراصة.
تخطيط التراكم
الطبقات الخارجية مع GND وPWRتُستخدم هذه الطبقات بشكل أساسي لتوجيه المسارات وتقصيرها. في تطبيقات HDI (الربط عالي الكثافة)، غالبًا ما تكون الطبقة الثانية طبقة إشارة تُستخدم لتوجيه المسارات بين مكونات BGA دقيقة العمق. في تطبيق HDI هذا، يستخدم المصنعون عادةً الحفر بالليزر للحفر بعمق مُتحكم به للوصول إلى الطبقة الثانية.
موازنة الطبقاتيجب أن يكون لجميع طبقات التجميع تسلسل متوازن من الخط المركزي للوحة الدوائر المطبوعة لتقليل التشوهات أو القضاء عليها تمامًا. يجب تحديد نوع وسمك المادة المُشبّعة مسبقًا قبل البدء بتصميم CAD.
اعتبارات التصنيع:من الضروري إجراء تحليل تراكمي مع الشركة المصنعة لتحديد وزن النحاس ومادة التشريب المسبق وسمك القلب قبل تخطيط CAD، مما يضمن التحكم في المعاوقة.
سمك الماده:
- يتم استخدام مادة FR1.6 مقاس 4 مم للتراكمات المكونة من 2 إلى 16 طبقة.
- يتم استخدام FR1.8 مقاس 4 مم للتراكمات المكونة من 10 إلى 20 طبقة.
- يتم استخدام FR2.3 مقاس 4 مم للتراكمات المكونة من 10 إلى 32 طبقة.
سماكات لوحة الدوائر المطبوعة الشائعة:
- أ. 0.8 مم (0.031 بوصة)
- ب. 1.0 مم (0.040 بوصة)
- ج. 1.6 مم (0.062 بوصة)
- د. 1.8 مم (0.070 بوصة)
- هـ. 2.3 مم (0.090 بوصة)
- ف. 3.2 مم (0.125 بوصة)
مبادئ تصميم المكدس
تقسيم الطبقات
في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات، تتضمن الطبقات عادةً طبقات الإشارة (S)، وطبقات الطاقة (P)، وطبقات التأريض (GND). عادةً ما تكون طبقات الطاقة والتأريض متجاورتين، وتوفر مسار عودة منخفض المقاومة للتيار المتدفق عبر مسارات الإشارة المتجاورة. تقع طبقات الإشارة غالبًا بين طبقات مستوى مرجع الطاقة أو التأريض. تُستخدم الطبقتان العلوية والسفلية من لوحة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات عادةً لوضع المكونات ولإجراء توجيهات صغيرة.
تحديد مستوى مرجعي واحد للطاقة
يجب تركيب مكثفات الفصل على الطبقتين العلوية والسفلية فقط من لوحة الدوائر المطبوعة. قد تؤثر المسارات والوسادات والفتحات المتصلة بهذه المكثفات بشكل كبير على أدائها. لذلك، من المهم التأكد من أن المسارات المتصلة بمكثفات الفصل قصيرة وواسعة قدر الإمكان، وأن تكون الفتحات المتصلة بها قصيرة قدر الإمكان.
تحديد مستويات مرجعية متعددة للطاقة
تُقسّم مستويات مرجع الطاقة المتعددة إلى مناطق منفصلة، تُوفّر كل منها مستويات جهد مختلفة. إذا كانت طبقات الإشارة متجاورة مع هذه المستويات، فقد تواجه الإشارات على هذه الطبقات مسارات عودة ضعيفة، مما قد يؤثر سلبًا على سلامة الإشارة. لذلك، يجب إبعاد توجيه الإشارات الرقمية عالية السرعة عن مستويات مرجع الطاقة المتعددة.
تحديد مستويات مرجعية أرضية متعددة (المستويات الأرضية)
توفر مستويات مرجعية أرضية متعددة مسار عودة منخفض المقاومة للتيارات، مما يساعد على تقليل التداخل الكهرومغناطيسي في الوضع المشترك. يجب أن تكون مستويات الأرض والطاقة مترابطة بإحكام، كما يجب أن تكون طبقات الإشارة مترابطة بإحكام مع مستويات المرجع المجاورة.
تصميم مجموعات التوجيه
يُطلق على مجموعة الطبقات التي يجتازها مسار الإشارة اسم "مجموعة التوجيه". ويتجنب أفضل تصميم لمجموعة التوجيه تدفق تيارات العودة بين مستويات مرجعية مختلفة. ومن الناحية المثالية، ينبغي أن يتدفق تيار العودة من نقطة على مستوى مرجعي إلى نقطة أخرى على نفس المستوى.
