En af de mest grundlæggende overvejelser i PCB-design er at bestemme, hvor mange routinglag, jordplaner og effektplaner der er nødvendige for at opfylde kredsløbets funktionelle krav. PCB'ets stack-up-design er normalt et kompromis, der tager højde for forskellige faktorer. Nedenfor er de vigtigste principper for PCB-stack-up-design.
stak-up planlægning
Ydre lag med GND og PWRDisse lag bruges primært til routing og kortslutning af spor. I HDI-applikationer (High-Density Interconnect) er det andet lag ofte et signallag, der bruges til routing af spor mellem BGA-komponenter med fin pitch. I denne HDI-applikation bruger producenter typisk laserboring til boring i kontrolleret dybde for at få adgang til det andet lag.
Balancerende lagAlle lagopbygninger skal have en afbalanceret lagopbygning fra printpladens centrale linje for at minimere eller eliminere vridning. Typen og tykkelsen af prepregen (præimprægneret materiale) skal bestemmes, før CAD-layoutet påbegyndes.
FremstillingsovervejelserDet er nødvendigt at udføre en stack-up-analyse med producenten for at bestemme kobbervægten, prepreg-materialet og kernetykkelsen før CAD-layout, hvilket sikrer kontrolleret impedans.
Materiel tykkelse:
- 1.6 mm FR4-materiale bruges til stabling med 2-16 lag.
- 1.8 mm FR4 bruges til stabling med 10-20 lag.
- 2.3 mm FR4 bruges til stabling med 10-32 lag.
Almindelige PCB-tykkelser:
- A. 0.8 mm (0.031 tommer)
- B. 1.0 mm (0.040 tommer)
- C. 1.6 mm (0.062 tommer)
- D. 1.8 mm (0.070 tommer)
- Ø. 2.3 mm (0.090")
- F. 3.2 mm (0.125 tommer)
Principper for stack-up design
Lagsegmentering
I flerlags-PCB'er omfatter lagene typisk signallag (S), effektlag (P) og jordlag (GND). Effekt- og jordlag er normalt sammenhængende og giver en lavimpedans returvej for strøm, der flyder gennem tilstødende signalspor. Signallag er for det meste placeret mellem disse effekt- eller jordreferenceplanlag. De øverste og nederste lag i et flerlags-PCB bruges typisk til placering af komponenter og en lille mængde routing.
Bestemmelse af et enkelt potensreferenceplan
Afkoblingskondensatorer bør kun placeres på printpladens øverste og nederste lag. Kabelføring, pads og vias, der forbinder disse kondensatorer, kan påvirke deres ydeevne betydeligt. Derfor er det vigtigt at sikre, at sporene, der forbinder afkoblingskondensatorerne, er så korte og brede som muligt, og at viasene, der er forbundet til disse spor, er så korte som muligt.
Bestemmelse af flere effektreferenceplaner
Flere effektreferenceplaner er opdelt i separate områder, der hver især leverer forskellige spændingsniveauer. Hvis signallagene støder op til disse flere effektplaner, kan signalerne på disse lag støde på dårlige returveje, hvilket kan påvirke signalintegriteten negativt. Derfor bør højhastigheds digital signalrouting holdes væk fra flere effektreferenceplaner.
Bestemmelse af flere jordreferenceplaner (jordplaner)
Flere jordreferenceplaner giver en lavimpedans returvej for strømme, hvilket hjælper med at reducere common-mode EMI (elektromagnetisk interferens). Jord- og effektplaner bør være tæt koblet, og signallagene bør også være tæt koblet til de tilstødende referenceplaner.
Design af routingkombinationer
Kombinationen af lag, som et signalspor krydser, kaldes en "routingkombination". Det bedste routingkombinationsdesign undgår returstrømme i at flyde mellem forskellige referenceplaner. Ideelt set bør returstrømmen flyde fra et punkt på et referenceplan til et andet punkt på samme plan.
