Μία από τις πιο θεμελιώδεις παραμέτρους στο σχεδιασμό PCB είναι ο προσδιορισμός του αριθμού των στρώσεων δρομολόγησης, των επιπέδων γείωσης και των επιπέδων ισχύος που απαιτούνται για την κάλυψη των λειτουργικών απαιτήσεων του κυκλώματος. Ο σχεδιασμός στοίβαξης της PCB είναι συνήθως ένας συμβιβασμός, λαμβάνοντας υπόψη διάφορους παράγοντες. Παρακάτω παρατίθενται οι βασικές αρχές για τον σχεδιασμό στοίβαξης PCB.
Σχεδιασμός στοίβαξης
Εξωτερικά στρώματα με GND και PWRΑυτά τα επίπεδα χρησιμοποιούνται κυρίως για τη δρομολόγηση και το βραχυκύκλωμα των ιχνών. Για εφαρμογές HDI (High-Density Interconnect), το δεύτερο επίπεδο είναι συχνά ένα επίπεδο σήματος που χρησιμοποιείται για τη δρομολόγηση ιχνών μεταξύ εξαρτημάτων BGA λεπτού βήματος. Σε αυτήν την εφαρμογή HDI, οι κατασκευαστές συνήθως χρησιμοποιούν διάτρηση με λέιζερ για διάτρηση ελεγχόμενου βάθους για πρόσβαση στο δεύτερο επίπεδο.
Εξισορρόπηση στρώσεωνΌλες οι στοίβες πρέπει να έχουν μια ισορροπημένη στοίβαξη στρώσεων από την κεντρική γραμμή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) για την ελαχιστοποίηση ή την εξάλειψη της στρέβλωσης. Ο τύπος και το πάχος του προεμποτισμένου υλικού (prepreg) πρέπει να προσδιοριστούν πριν από την έναρξη της διάταξης CAD.
Κατασκευαστικές ΘεωρήσειςΕίναι απαραίτητο να διεξαχθεί ανάλυση στοίβαξης με τον κατασκευαστή για να προσδιοριστεί το βάρος του χαλκού, το υλικό προεμποτίσματος και το πάχος του πυρήνα πριν από τη διάταξη CAD, διασφαλίζοντας ελεγχόμενη σύνθετη αντίσταση.
υλικό Πάχος:
- Υλικό FR1.6 πάχους 4 mm χρησιμοποιείται για στοίβες με 2–16 στρώσεις.
- Το FR1.8 4 mm χρησιμοποιείται για στοίβες με 10-20 στρώσεις.
- Το FR2.3 4 mm χρησιμοποιείται για στοίβες με 10-32 στρώσεις.
Συνήθη πάχη πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB):
- Α. 0.8 χιλιοστά (0.031 ίντσες)
- Β. 1.0 χιλ. (0.040 ίντσες)
- Γ. 1.6 χιλιοστά (0.062 ίντσες)
- Δ. 1.8 χιλιοστά (0.070 ίντσες)
- Ε. 2.3 χιλ. (0.090″)
- Διάμετρος 3.2 χιλ. (0.125 ίντσες)
Αρχές Σχεδιασμού Stack-Up
Τμηματοποίηση στρώματος
Στις πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος (PCB), οι στρώσεις συνήθως περιλαμβάνουν στρώσεις σήματος (S), στρώσεις ισχύος (P) και στρώσεις γείωσης (GND). Οι στρώσεις ισχύος και γείωσης είναι συνήθως συνεχόμενες και παρέχουν μια διαδρομή επιστροφής χαμηλής σύνθετης αντίστασης για το ρεύμα που ρέει μέσω γειτονικών ιχνών σήματος. Οι στρώσεις σήματος τοποθετούνται κυρίως μεταξύ αυτών των στρώσεων ισχύος ή επιπέδου αναφοράς γείωσης. Τα επάνω και κάτω στρώματα μιας πολυστρωματικής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος χρησιμοποιούνται συνήθως για την τοποθέτηση εξαρτημάτων και για μια μικρή ποσότητα δρομολόγησης.
Προσδιορισμός ενός Ενιαίου Επιπέδου Αναφοράς Ισχύος
Οι πυκνωτές αποσύνδεσης πρέπει να τοποθετούνται μόνο στα επάνω και κάτω στρώματα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Η δρομολόγηση, τα μαξιλαράκια και οι οπές σύνδεσης που συνδέονται με αυτούς τους πυκνωτές μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την απόδοσή τους. Επομένως, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι οι οπές σύνδεσης με τους πυκνωτές αποσύνδεσης είναι όσο το δυνατόν πιο κοντές και φαρδιές, με τις οπές σύνδεσης που συνδέονται με αυτές τις οπές να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντές.
Προσδιορισμός πολλαπλών επιπέδων αναφοράς ισχύος
Πολλαπλά επίπεδα αναφοράς ισχύος χωρίζονται σε ξεχωριστές περιοχές, καθεμία από τις οποίες παρέχει διαφορετικά επίπεδα τάσης. Εάν τα επίπεδα σήματος βρίσκονται δίπλα σε αυτά τα πολλαπλά επίπεδα ισχύος, τα σήματα σε αυτά τα επίπεδα ενδέχεται να συναντήσουν κακές διαδρομές επιστροφής, κάτι που θα μπορούσε να επηρεάσει αρνητικά την ακεραιότητα του σήματος. Επομένως, η δρομολόγηση ψηφιακού σήματος υψηλής ταχύτητας θα πρέπει να διατηρείται μακριά από πολλαπλά επίπεδα αναφοράς ισχύος.
Προσδιορισμός πολλαπλών επιπέδων αναφοράς εδάφους (επίπεδα εδάφους)
Πολλαπλά επίπεδα αναφοράς γείωσης παρέχουν μια διαδρομή επιστροφής χαμηλής σύνθετης αντίστασης για τα ρεύματα, συμβάλλοντας στη μείωση της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής (EMI) κοινής λειτουργίας. Τα επίπεδα γείωσης και ισχύος θα πρέπει να είναι στενά συνδεδεμένα και τα επίπεδα σήματος θα πρέπει επίσης να είναι στενά συνδεδεμένα με τα γειτονικά επίπεδα αναφοράς.
Σχεδιασμός συνδυασμών δρομολόγησης
Ο συνδυασμός στρωμάτων που διασχίζει ένα ίχνος σήματος αναφέρεται ως «συνδυασμός δρομολόγησης». Ο καλύτερος σχεδιασμός συνδυασμού δρομολόγησης αποτρέπει τη ροή ρευμάτων επιστροφής μεταξύ διαφορετικών επιπέδων αναφοράς. Ιδανικά, το ρεύμα επιστροφής θα πρέπει να ρέει από ένα σημείο σε ένα επίπεδο αναφοράς σε ένα άλλο σημείο στο ίδιο επίπεδο.
