PCB設計における最も基本的な考慮事項の一つは、回路の機能要件を満たすために必要な配線層、グラウンドプレーン、および電源プレーンの数を決定することです。PCBのスタックアップ設計は、通常、様々な要素を考慮した妥協案となります。以下は、PCBスタックアップ設計の主要原則です。
スタックアップ計画
GNDとPWRを備えた外層これらの層は主に配線の配線とショートに使用されます。HDI（高密度相互接続）アプリケーションでは、第2層は多くの場合、ファインピッチBGAコンポーネント間の配線に使用される信号層です。このHDIアプリケーションでは、メーカーは通常、第2層へのアクセスにレーザードリルを用いて深さを制御しながら加工します。
バランス調整レイヤー反りを最小限に抑える、あるいは完全に除去するためには、すべてのスタックアップにおいて、PCBの中心線からバランスの取れた層構成が不可欠です。CADレイアウトを開始する前に、プリプレグ（含浸材）の種類と厚さを決定する必要があります。
製造上の考慮事項: CAD レイアウトの前に、メーカーとともにスタックアップ解析を実施し、銅の重量、プリプレグの材質、コアの厚さを決定して、インピーダンスが制御されていることを確認する必要があります。
素材の厚さ:
- 1.6 ～ 4 層のスタックアップには 2mm FR16 材料が使用されます。
- 1.8～4 層のスタックアップには 10mm FR20 が使用されます。
- 2.3～4 層のスタックアップには 10mm FR32 が使用されます。
一般的なPCBの厚さ:
- A. 0.8mm（0.031インチ）
- B. 1.0mm（0.040インチ）
- C. 1.6mm (0.062インチ)
- 直径1.8mm（0.070インチ）
- E. 2.3mm（0.090インチ）
- F. 3.2mm（0.125インチ）
スタックアップ設計原則
レイヤーセグメンテーション
多層PCBでは、通常、信号層（S）、電源層（P）、グランド層（GND）が含まれます。電源層とグランド層は通常連続しており、隣接する信号トレースを流れる電流に対して低インピーダンスのリターンパスを提供します。信号層は、ほとんどの場合、これらの電源またはグランドのリファレンスプレーン層の間に配置されます。多層PCBの最上層と最下層は、通常、部品の配置と少量の配線に使用されます。
単一電源リファレンスプレーンの決定
デカップリングコンデンサは、PCBの最上層と最下層にのみ配置する必要があります。これらのコンデンサに接続する配線、パッド、ビアは、その性能に大きな影響を与える可能性があります。そのため、デカップリングコンデンサに接続するトレースは可能な限り短く太くし、これらのトレースに接続するビアも可能な限り短くすることが重要です。
複数の電源リファレンスプレーンの決定
複数の電源リファレンスプレーンはそれぞれ異なる電圧レベルを持つ独立した領域に分割されています。信号層がこれらの複数の電源プレーンに隣接している場合、これらの層の信号は劣悪なリターンパスに遭遇する可能性があり、信号整合性に悪影響を与える可能性があります。したがって、高速デジタル信号の配線は、複数の電源リファレンスプレーンから離す必要があります。
複数のグランド基準面（グランドプレーン）の決定
複数のグランド基準面を設けることで、電流の低インピーダンスのリターンパスが確保され、コモンモードEMI（電磁干渉）の低減に役立ちます。グランド面と電源面は密接に結合する必要があり、信号層も隣接する基準面と密接に結合する必要があります。
ルーティングの組み合わせの設計
信号トレースが横断する層の組み合わせは「ルーティングの組み合わせ」と呼ばれます。最適なルーティングの組み合わせ設計は、異なるリファレンスプレーン間をリターン電流が流れるのを防ぎます。理想的には、リターン電流はリファレンスプレーン上の1点から同じプレーン上の別の点へと流れる必要があります。
