पीसीबी स्टैक-अप योजना और कॉन्फ़िगरेशन

पीसीबी डिज़ाइन में सबसे बुनियादी बातों में से एक यह निर्धारित करना है कि सर्किट की कार्यात्मक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कितनी रूटिंग लेयर्स, ग्राउंड प्लेन और पावर प्लेन की आवश्यकता है। पीसीबी का स्टैक-अप डिज़ाइन आमतौर पर विभिन्न कारकों को ध्यान में रखते हुए एक समझौता होता है। नीचे पीसीबी स्टैक-अप डिज़ाइन के प्रमुख सिद्धांत दिए गए हैं।

स्टैक-अप योजना

GND और PWR वाली बाहरी परतें : इन परतों का मुख्य रूप से उपयोग ट्रेस को रूट करने और शॉर्ट करने के लिए किया जाता है। HDI (हाई-डेंसिटी इंटरकनेक्ट) अनुप्रयोगों में, दूसरी परत अक्सर एक सिग्नल परत होती है जिसका उपयोग फाइन-पिच BGA घटकों के बीच ट्रेस को रूट करने के लिए किया जाता है। इस HDI अनुप्रयोग में, निर्माता आमतौर पर दूसरी परत तक पहुँचने के लिए नियंत्रित गहराई तक ड्रिलिंग हेतु लेजर ड्रिलिंग का उपयोग करते हैं।

लेयर्स का संतुलन : पीसीबी की केंद्रीय रेखा से सभी स्टैक-अप में लेयर्स का संतुलित क्रम होना आवश्यक है ताकि विकृति को कम या समाप्त किया जा सके। सीएडी लेआउट शुरू करने से पहले प्रीप्रेग (पूर्व-संक्रमित सामग्री) के प्रकार और मोटाई का निर्धारण किया जाना चाहिए।

विनिर्माण संबंधी विचार : सीएडी लेआउट से पहले तांबे के वजन, प्रीप्रेग सामग्री और कोर की मोटाई का निर्धारण करने के लिए निर्माता के साथ स्टैक-अप विश्लेषण करना आवश्यक है, जिससे नियंत्रित प्रतिबाधा सुनिश्चित हो सके।

द्रव्य का गाढ़ापन :

• 1.6-4 परतों वाले स्टैक-अप के लिए 2 मिमी FR16 सामग्री का उपयोग किया जाता है।
• 1.8 मिमी FR4 का उपयोग 10-20 परतों वाले स्टैक-अप के लिए किया जाता है।
• 2.3 मिमी FR4 का उपयोग 10-32 परतों वाले स्टैक-अप के लिए किया जाता है।

सामान्य पीसीबी मोटाई :

• ए. 0.8 मिमी (0.031″)
• बी. 1.0 मिमी (0.040″)
• सी. 1.6 मिमी (0.062″)
• डी. 1.8 मिमी (0.070″)
• ई. 2.3 मिमी (0.090″)
• एफ. 3.2 मिमी (0.125″)

स्टैक-अप डिज़ाइन सिद्धांत

परत विभाजन

बहु-परत पीसीबी में, परतों में आमतौर पर सिग्नल परतें (S), पावर परतें (P), और ग्राउंड परतें (GND) शामिल होती हैं। पावर और ग्राउंड परतें आमतौर पर एक-दूसरे से सटी होती हैं और आसन्न सिग्नल ट्रेस से प्रवाहित धारा के लिए एक कम-प्रतिबाधा वापसी पथ प्रदान करती हैं। सिग्नल परतें आमतौर पर इन पावर या ग्राउंड रेफरेंस प्लेन परतों के बीच स्थित होती हैं। बहु-परत पीसीबी की ऊपरी और निचली परतों का उपयोग आमतौर पर घटकों को रखने और थोड़ी मात्रा में रूटिंग के लिए किया जाता है।

एकल घात संदर्भ तल का निर्धारण

डिकप्लिंग कैपेसिटर को केवल पीसीबी की ऊपरी और निचली परतों पर ही लगाया जाना चाहिए। इन कैपेसिटर से जुड़ने वाले रूटिंग, पैड और विया उनके प्रदर्शन को काफी प्रभावित कर सकते हैं। इसलिए, यह सुनिश्चित करना ज़रूरी है कि डिकप्लिंग कैपेसिटर से जुड़ने वाले ट्रेस यथासंभव छोटे और चौड़े हों, और इन ट्रेस से जुड़े विया भी यथासंभव छोटे हों।

एकाधिक घात संदर्भ तलों का निर्धारण

एकाधिक पावर संदर्भ तल अलग-अलग क्षेत्रों में विभाजित होते हैं, और प्रत्येक अलग-अलग वोल्टेज स्तर प्रदान करता है। यदि सिग्नल परतें इन एकाधिक पावर तलों के निकट स्थित हैं, तो इन परतों पर स्थित सिग्नलों को खराब वापसी पथों का सामना करना पड़ सकता है, जिससे सिग्नल की अखंडता पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है। इसलिए, उच्च-गति वाले डिजिटल सिग्नल रूटिंग को एकाधिक पावर संदर्भ तलों से दूर रखा जाना चाहिए।

एकाधिक ग्राउंड रेफरेंस प्लेन (ग्राउंड प्लेन) का निर्धारण

एकाधिक भू-संदर्भ तल धाराओं के लिए एक निम्न-प्रतिबाधा वापसी पथ प्रदान करते हैं, जिससे सामान्य-मोड EMI (विद्युत-चुंबकीय व्यतिकरण) को कम करने में मदद मिलती है। भू-संदर्भ और शक्ति तलों को कसकर युग्मित किया जाना चाहिए, और संकेत परतों को भी आसन्न संदर्भ तलों के साथ कसकर युग्मित किया जाना चाहिए।

रूटिंग संयोजनों का डिज़ाइन

सिग्नल ट्रेस द्वारा पार की जाने वाली परतों के संयोजन को "रूटिंग संयोजन" कहा जाता है। सर्वोत्तम रूटिंग संयोजन डिज़ाइन, विभिन्न संदर्भ तलों के बीच वापसी धाराओं के प्रवाह को रोकता है। आदर्श रूप से, वापसी धारा को संदर्भ तल के एक बिंदु से उसी तल के दूसरे बिंदु तक प्रवाहित होना चाहिए।