Одним из самых фундаментальных соображений при проектировании печатной платы является определение того, сколько слоев маршрутизации, плоскостей заземления и плоскостей питания необходимо для удовлетворения функциональных требований схемы. Проектирование стека печатной платы обычно является компромиссом, учитывающим различные факторы. Ниже приведены основные принципы проектирования стека печатной платы.
Планирование стека
Внешние слои с GND и PWR: Эти слои в основном используются для маршрутизации и замыкания дорожек. Для приложений HDI (High-Density Interconnect) второй слой часто является сигнальным слоем, используемым для маршрутизации дорожек между компонентами BGA с малым шагом выводов. В этом приложении HDI производители обычно используют лазерное сверление для сверления контролируемой глубины, чтобы получить доступ ко второму слою.
Балансировка слоев: Все стеки должны иметь сбалансированный стек слоев от центральной линии печатной платы, чтобы минимизировать или исключить коробление. Тип и толщина препрега (предварительно пропитанного материала) должны быть определены до начала компоновки САПР.
Производственные соображения: Необходимо провести анализ стека совместно с производителем, чтобы определить вес меди, материал препрега и толщину сердечника перед компоновкой в САПР, обеспечив контролируемое сопротивление.
Толщина материала:
- Материал FR1.6 толщиной 4 мм используется для укладки от 2 до 16 слоев.
- FR1.8 толщиной 4 мм используется для укладки в 10–20 слоев.
- FR2.3 толщиной 4 мм используется для укладки в 10–32 слоев.
Распространенные толщины печатных плат:
- А. 0.8 мм (0.031″)
- Б. 1.0 мм (0.040″)
- С. 1.6 мм (0.062″)
- Д. 1.8 мм (0.070″)
- E. 2.3 мм (0.090″)
- Ф. 3.2 мм (0.125″)
Принципы проектирования стека
Сегментация слоев
В многослойных печатных платах слои обычно включают сигнальные слои (S), слои питания (P) и слои заземления (GND). Слои питания и заземления обычно смежные и обеспечивают низкоомный обратный путь для тока, протекающего через соседние сигнальные трассы. Сигнальные слои в основном располагаются между этими слоями опорной плоскости питания или заземления. Верхний и нижний слои многослойной печатной платы обычно используются для размещения компонентов и небольшого количества трассировки.
Определение единой опорной плоскости мощности
Конденсаторы развязки следует размещать только на верхнем и нижнем слоях печатной платы. Маршрутизация, контактные площадки и переходные отверстия, соединяющие эти конденсаторы, могут существенно повлиять на их производительность. Поэтому важно убедиться, что дорожки, соединяющие развязывающие конденсаторы, максимально короткие и широкие, а переходные отверстия, соединяющие эти дорожки, максимально короткие.
Определение нескольких опорных плоскостей питания
Несколько опорных плоскостей питания разделены на отдельные области, каждая из которых обеспечивает разные уровни напряжения. Если сигнальные слои примыкают к этим нескольким опорным плоскостям питания, сигналы на этих слоях могут столкнуться с плохими обратными путями, что может негативно повлиять на целостность сигнала. Поэтому высокоскоростная цифровая маршрутизация сигнала должна быть удалена от нескольких опорных плоскостей питания.
Определение нескольких опорных плоскостей заземления (плоскостей заземления)
Несколько опорных плоскостей заземления обеспечивают обратный путь с низким импедансом для токов, помогая снизить синфазные электромагнитные помехи (EMI). Плоскости заземления и питания должны быть тесно связаны, а сигнальные слои также должны быть тесно связаны с соседними опорными плоскостями.
Проектирование комбинаций маршрутизации
Комбинация слоев, которые пересекает сигнальная трасса, называется «комбинацией маршрутизации». Лучшая конструкция комбинации маршрутизации позволяет избежать протекания обратных токов между различными опорными плоскостями. В идеале обратный ток должен течь из одной точки на опорной плоскости в другую точку на той же плоскости.
