Jedním z nejzákladnějších aspektů návrhu desek plošných spojů je určení, kolik vrstev trasování, zemních rovin a napájecích rovin je potřeba k splnění funkčních požadavků obvodu. Návrh vrstvených spojů desek plošných spojů je obvykle kompromisem, který zohledňuje různé faktory. Níže jsou uvedeny klíčové principy pro návrh vrstvených spojů desek plošných spojů.
plánování stack-upu
Vnější vrstvy s GND a PWRTyto vrstvy se primárně používají pro směrování a zkratování vodičů. U aplikací HDI (High-Density Interconnect) je druhá vrstva často signální vrstvou používanou pro směrování vodičů mezi jemně roztečnými BGA součástkami. V této aplikaci HDI výrobci obvykle používají laserové vrtání pro vrtání s řízenou hloubkou pro přístup k druhé vrstvě.
Vyrovnávací vrstvyVšechny vrstvy musí být vyváženě naskládané od středové linie desky plošných spojů, aby se minimalizovalo nebo eliminovalo deformování. Typ a tloušťka prepregu (předimpregnovaného materiálu) musí být určeny před zahájením návrhu CAD.
Výrobní úvahyPřed návrhem CAD je nutné provést analýzu složení s výrobcem, aby se určila hmotnost mědi, materiál prepregu a tloušťka jádra, a zajistit tak řízenou impedanci.
Tloušťka materiálu:
- Pro stohování s 1.6–4 vrstvami se používá materiál FR2 o tloušťce 16 mm.
- Pro stohování s 1.8–4 vrstvami se používá FR10 o tloušťce 20 mm.
- Pro stohování s 2.3–4 vrstvami se používá FR10 o tloušťce 32 mm.
Běžné tloušťky desek plošných spojů:
- A. 0.8 mm (0.031 palce)
- B. 1.0 mm (0.040 palce)
- C. 1.6 mm (0.062 palce)
- D. 1.8 mm (0.070 palce)
- E. 2.3 mm (0.090 palce)
- F. 3.2 mm (0.125 palce)
Principy návrhu stack-upu
Segmentace vrstev
U vícevrstvých desek plošných spojů (PCB) vrstvy obvykle zahrnují signálové vrstvy (S), napájecí vrstvy (P) a zemnící vrstvy (GND). Napájecí a zemnící vrstvy jsou obvykle sousedící a poskytují nízkoimpedanční zpětnou cestu pro proud protékající sousedními signálovými stopami. Signálové vrstvy jsou většinou umístěny mezi těmito vrstvami referenční napájecí nebo zemnící roviny. Horní a spodní vrstva vícevrstvé desky plošných spojů se obvykle používají k umístění součástek a malému množství trasování.
Určení jedné referenční roviny pro výkon
Oddělovací kondenzátory by měly být umístěny pouze na horní a spodní vrstvě desky plošných spojů. Trasování, kontaktní plošky a propojovací vodiče připojené k těmto kondenzátorům mohou významně ovlivnit jejich výkon. Proto je důležité zajistit, aby vodiče připojené k oddělovacím kondenzátorům byly co nejkratší a nejširší a aby propojovací vodiče připojené k těmto vodičům byly co nejkratší.
Určení více referenčních rovin pro napájení
Více referenčních napájecích rovin je rozděleno do samostatných oblastí, z nichž každá poskytuje různé úrovně napětí. Pokud signálové vrstvy sousedí s těmito více napájecími rovinami, signály na těchto vrstvách mohou narazit na špatné zpětné cesty, což by mohlo negativně ovlivnit integritu signálu. Proto by směrování vysokorychlostního digitálního signálu mělo být udržováno mimo více referenčních napájecích rovin.
Určení více referenčních rovin země (zemní roviny)
Vícenásobné referenční zemní roviny poskytují nízkoimpedanční zpětnou cestu pro proudy, což pomáhá snižovat elektromagnetické rušení (EMI) v souhlasném režimu. Zemnící a napájecí roviny by měly být pevně propojeny a signální vrstvy by měly být také pevně propojeny se sousedními referenčními rovinami.
Návrh kombinací tras
Kombinace vrstev, které signálová trasa protíná, se označuje jako „směrovací kombinace“. Nejlepší návrh směrovací kombinace zabraňuje toku zpětných proudů mezi různými referenčními rovinami. V ideálním případě by zpětný proud měl protékat z jednoho bodu na referenční rovině do jiného bodu na téže rovině.
