Una de las consideraciones más fundamentales en el diseño de PCB es determinar cuántas capas de enrutamiento, planos de tierra y planos de alimentación se necesitan para cumplir con los requisitos funcionales del circuito. El diseño de apilamiento de PCB suele ser un compromiso que considera diversos factores. A continuación, se presentan los principios clave para el diseño de apilamiento de PCB.
Planificación de apilamiento
Capas externas con GND y PWREstas capas se utilizan principalmente para enrutar y cortocircuitar pistas. En aplicaciones HDI (Interconexión de Alta Densidad), la segunda capa suele ser una capa de señal para enrutar pistas entre componentes BGA de paso fino. En esta aplicación HDI, los fabricantes suelen utilizar perforación láser para acceder a la segunda capa a profundidad controlada.
Capas de equilibrioTodos los apilamientos deben tener una distribución de capas equilibrada desde la línea central de la PCB para minimizar o eliminar la deformación. El tipo y el grosor del preimpregnado (material preimpregnado) deben determinarse antes de iniciar el diseño CAD.
Consideraciones de fabricación:Es necesario realizar un análisis de apilamiento con el fabricante para determinar el peso del cobre, el material preimpregnado y el espesor del núcleo antes del diseño CAD, lo que garantiza una impedancia controlada.
Espesor del material:
- El material FR1.6 de 4 mm se utiliza para apilamientos de 2 a 16 capas.
- El FR1.8 de 4 mm se utiliza para apilamientos de 10 a 20 capas.
- El FR2.3 de 4 mm se utiliza para apilamientos de 10 a 32 capas.
Espesores comunes de PCB:
- A. 0.8 mm (0.031″)
- B. 1.0 mm (0.040″)
- C. 1.6 mm (0.062″)
- Diámetro 1.8 mm (0.070″)
- E. 2.3 mm (0.090″)
- F. 3.2 mm (0.125″)
Principios de diseño de apilamiento
Segmentación de capas
En las PCB multicapa, las capas suelen incluir capas de señal (S), capas de potencia (P) y capas de tierra (GND). Las capas de potencia y tierra suelen ser contiguas y proporcionan una ruta de retorno de baja impedancia para la corriente que fluye a través de las pistas de señal adyacentes. Las capas de señal se ubican principalmente entre estas capas del plano de referencia de potencia o tierra. Las capas superior e inferior de una PCB multicapa se utilizan generalmente para colocar componentes y realizar una pequeña cantidad de enrutamiento.
Determinación de un único plano de referencia de potencia
Los condensadores de desacoplamiento solo deben colocarse en las capas superior e inferior de la PCB. El enrutamiento, las almohadillas y las vías que se conectan a estos condensadores pueden afectar significativamente su rendimiento. Por lo tanto, es importante asegurar que las pistas que conectan a los condensadores de desacoplamiento sean lo más cortas y anchas posible, y que las vías conectadas a estas pistas sean lo más cortas posible.
Determinación de múltiples planos de referencia de potencia
Los planos de referencia de potencia múltiples se dividen en regiones independientes, cada una con diferentes niveles de voltaje. Si las capas de señal son adyacentes a estos planos de potencia múltiples, las señales en estas capas pueden encontrar rutas de retorno deficientes, lo que podría afectar negativamente la integridad de la señal. Por lo tanto, el enrutamiento de señales digitales de alta velocidad debe evitarse en los planos de referencia de potencia múltiples.
Determinación de múltiples planos de referencia de tierra (planos de tierra)
Múltiples planos de referencia de tierra proporcionan una ruta de retorno de baja impedancia para las corrientes, lo que ayuda a reducir la interferencia electromagnética (EMI) en modo común. Los planos de tierra y de potencia deben estar estrechamente acoplados, al igual que las capas de señal con los planos de referencia adyacentes.
Diseño de combinaciones de rutas
La combinación de capas que atraviesa una traza de señal se denomina "combinación de enrutamiento". El mejor diseño de combinación de enrutamiento evita que las corrientes de retorno fluyan entre diferentes planos de referencia. Idealmente, la corriente de retorno debería fluir de un punto en un plano de referencia a otro punto en el mismo plano.
