Jedným z najzákladnejších aspektov pri návrhu dosky plošných spojov je určenie, koľko vrstiev smerovania, uzemňovacích rovín a napájacích rovín je potrebných na splnenie funkčných požiadaviek obvodu. Návrh stohovania dosky plošných spojov je zvyčajne kompromisom, ktorý zohľadňuje rôzne faktory. Nižšie sú uvedené kľúčové princípy návrhu stohovania dosiek plošných spojov.
plánovanie stack-upu
Vonkajšie vrstvy s GND a PWRTieto vrstvy sa primárne používajú na smerovanie a skratovanie trás. V aplikáciách HDI (High-Density Interconnect) je druhá vrstva často signálna vrstva používaná na smerovanie trás medzi komponentmi BGA s jemným rozstupom. V tejto aplikácii HDI výrobcovia zvyčajne používajú laserové vŕtanie na vŕtanie s kontrolovanou hĺbkou, aby sa dostali k druhej vrstve.
Vyrovnávacie vrstvyVšetky vrstvy musia byť vyvážene usporiadané od stredovej línie dosky plošných spojov, aby sa minimalizovalo alebo eliminovalo deformovanie. Pred začatím rozloženia v CAD je potrebné určiť typ a hrúbku prepregu (vopred impregnovaného materiálu).
Výrobné úvahyPred rozložením v CAD je potrebné vykonať analýzu porovnania s výrobcom, aby sa určila hmotnosť medi, materiál prepregu a hrúbka jadra, čím sa zabezpečí kontrolovaná impedancia.
Hrúbka materiálu:
- Na stohovanie s 1.6–4 vrstvami sa používa materiál FR2 s hrúbkou 16 mm.
- 1.8 mm FR4 sa používa na stohovanie s 10 – 20 vrstvami.
- 2.3 mm FR4 sa používa na stohovanie s 10 – 32 vrstvami.
Bežné hrúbky dosiek plošných spojov:
- A. 0.8 mm (0.031 palca)
- B. 1.0 mm (0.040 palca)
- C. 1.6 mm (0.062 palca)
- D. 1.8 mm (0.070 palca)
- E. 2.3 mm (0.090 palca)
- F. 3.2 mm (0.125 palca)
Princípy dizajnu stack-up
Segmentácia vrstiev
Vo viacvrstvových doskách plošných spojov (DPS) vrstvy zvyčajne zahŕňajú signálové vrstvy (S), napájacie vrstvy (P) a uzemňovacie vrstvy (GND). Napájacie a uzemňovacie vrstvy sú zvyčajne susediace a poskytujú nízkoimpedančnú spätnú cestu pre prúd pretekajúci susednými signálovými stopami. Signálové vrstvy sú väčšinou umiestnené medzi týmito referenčnými vrstvami napájacej alebo uzemňovacej roviny. Vrchná a spodná vrstva viacvrstvovej dosky plošných spojov sa zvyčajne používajú na umiestnenie súčiastok a malé množstvo smerovania.
Určenie jednej referenčnej roviny výkonu
Oddeľovacie kondenzátory by sa mali umiestňovať iba na vrchnú a spodnú vrstvu dosky plošných spojov. Trasovanie, kontakty a prechodky pripojené k týmto kondenzátorom môžu výrazne ovplyvniť ich výkon. Preto je dôležité zabezpečiť, aby vodiče pripojené k oddeľovacím kondenzátorom boli čo najkratšie a najširšie a aby prechodky pripojené k týmto vodičom boli čo najkratšie.
Určenie viacerých referenčných rovín výkonu
Viaceré referenčné roviny napájania sú rozdelené do samostatných oblastí, z ktorých každá poskytuje rôzne úrovne napätia. Ak signálové vrstvy susedia s týmito viacerými rovinami napájania, signály na týchto vrstvách môžu naraziť na zlé spätné cesty, čo by mohlo negatívne ovplyvniť integritu signálu. Preto by sa smerovanie vysokorýchlostného digitálneho signálu malo udržiavať mimo viacerých referenčných rovín napájania.
Určenie viacerých referenčných rovín zeme (rovín zeme)
Viaceré referenčné uzemňovacie roviny poskytujú nízkoimpedančnú spätnú cestu pre prúdy, čo pomáha znižovať elektromagnetické rušenie (EMI) v spoločnom režime. Uzemňovacie a napájacie roviny by mali byť pevne prepojené a signálové vrstvy by mali byť tiež pevne prepojené so susednými referenčnými rovinami.
Navrhovanie kombinácií smerovacích trás
Kombinácia vrstiev, ktorými prechádza signálna stopa, sa označuje ako „kombinácia smerovania“. Najlepší návrh kombinácie smerovania zabraňuje toku spätných prúdov medzi rôznymi referenčnými rovinami. V ideálnom prípade by spätný prúd mal tiecť z jedného bodu na referenčnej rovine do iného bodu na tej istej rovine.
