Una dintre cele mai fundamentale considerații în proiectarea PCB-urilor este determinarea numărului de straturi de rutare, planuri de masă și planuri de alimentare necesare pentru a îndeplini cerințele funcționale ale circuitului. Designul stack-up al PCB-ului este de obicei un compromis, luând în considerare diverși factori. Mai jos sunt principiile cheie pentru proiectarea stack-up a PCB-urilor.
planificare stack-up
Straturi exterioare cu GND și PWRAceste straturi sunt utilizate în principal pentru rutarea și scurtcircuitarea traseelor. Pentru aplicațiile HDI (High-Density Interconnect), al doilea strat este adesea un strat de semnal utilizat pentru rutarea traseelor între componentele BGA cu pas fin. În această aplicație HDI, producătorii utilizează de obicei găurirea cu laser pentru găurirea la adâncime controlată pentru a accesa al doilea strat.
Echilibrarea straturilorToate suprapunerile trebuie să aibă o suprapunere echilibrată de straturi de la linia centrală a PCB-ului pentru a minimiza sau elimina deformarea. Tipul și grosimea prepreg-ului (materialului preimpregnat) trebuie determinate înainte de a începe machetarea CAD.
Considerații de fabricațieEste necesar să se efectueze o analiză a stivuirii împreună cu producătorul pentru a determina greutatea cuprului, materialul prepreg și grosimea miezului înainte de proiectarea CAD, asigurând o impedanță controlată.
Grosimea materialului:
- Materialul FR1.6 de 4 mm este utilizat pentru suprapuneri cu 2–16 straturi.
- FR1.8 de 4 mm este utilizat pentru suprapuneri cu 10-20 de straturi.
- FR2.3 de 4 mm este utilizat pentru suprapuneri cu 10-32 de straturi.
Grosimi comune ale PCB-urilor:
- A. 0.8 mm (0.031″)
- B. 1.0 mm (0.040″)
- C. 1.6 mm (0.062″)
- D. 1.8 mm (0.070″)
- E. 2.3 mm (0.090″)
- F. 3.2 mm (0.125″)
Principii de proiectare stack-up
Segmentarea straturilor
În PCB-urile multistrat, straturile includ de obicei straturi de semnal (S), straturi de putere (P) și straturi de masă (GND). Straturile de putere și de masă sunt de obicei contigue și oferă o cale de retur cu impedanță redusă pentru curentul care curge prin traseele de semnal adiacente. Straturile de semnal sunt poziționate în mare parte între aceste straturi ale planului de referință de putere sau de masă. Straturile superior și inferior ale unui PCB multistrat sunt de obicei utilizate pentru plasarea componentelor și pentru o cantitate mică de rutare.
Determinarea unui plan de referință unic pentru putere
Condensatoarele de decuplare ar trebui plasate doar pe straturile superioare și inferioare ale PCB-ului. Rutarea, pad-urile și via-urile conectate la aceste condensatoare le pot afecta semnificativ performanța. Prin urmare, este important să vă asigurați că pistele conectate la condensatoarele de decuplare sunt cât mai scurte și late posibil, iar via-urile conectate la aceste piste sunt cât mai scurte posibil.
Determinarea planurilor multiple de referință pentru putere
Mai multe planuri de referință de putere sunt împărțite în regiuni separate, fiecare oferind niveluri de tensiune diferite. Dacă straturile de semnal sunt adiacente acestor planuri de putere multiple, semnalele de pe aceste straturi pot întâlni căi de retur slabe, ceea ce ar putea afecta negativ integritatea semnalului. Prin urmare, rutarea semnalului digital de mare viteză ar trebui ținută departe de planurile de referință de putere multiple.
Determinarea mai multor planuri de referință la sol (planuri la sol)
Planurile multiple de referință la masă oferă o cale de retur cu impedanță redusă pentru curenți, contribuind la reducerea EMI (interferențelor electromagnetice) de mod comun. Planurile de masă și de putere ar trebui să fie strâns cuplate, iar straturile de semnal ar trebui să fie, de asemenea, strâns cuplate cu planurile de referință adiacente.
Proiectarea combinațiilor de rutare
Combinația de straturi pe care o traversează o urmă de semnal este denumită „combinație de rutare”. Cel mai bun design al combinației de rutare evită curgerea curenților de retur între diferite plane de referință. În mod ideal, curentul de retur ar trebui să curgă dintr-un punct de pe un plan de referință într-un alt punct de pe același plan.
