En av de mest grundläggande övervägandena vid kretskortsdesign är att bestämma hur många routinglager, jordplan och effektplan som behövs för att uppfylla kretsens funktionella krav. Kretskortsdesignen är vanligtvis en kompromiss som tar hänsyn till olika faktorer. Nedan följer de viktigaste principerna för kretskortsdesign.
stapelplanering
Yttre lager med GND och PWRDessa lager används främst för routing och kortslutning av spår. För HDI-applikationer (High-Density Interconnect) är det andra lagret ofta ett signallager som används för routing av spår mellan finfördelade BGA-komponenter. I denna HDI-applikation använder tillverkare vanligtvis laserborrning för kontrollerad djupborrning för att komma åt det andra lagret.
Balanserande lagerAlla staplingar måste ha en balanserad lageruppdelning från kretskortets centrala linje för att minimera eller eliminera skevhet. Typ och tjocklek på prepregen (förimpregnerat material) måste bestämmas innan CAD-layouten påbörjas.
TillverkningsövervägandenDet är nödvändigt att genomföra en stack-up-analys med tillverkaren för att bestämma kopparvikt, prepreg-material och kärntjocklek före CAD-layout, vilket säkerställer kontrollerad impedans.
Materialtjocklek:
- 1.6 mm FR4-material används för staplingar med 2–16 lager.
- 1.8 mm FR4 används för staplingar med 10–20 lager.
- 2.3 mm FR4 används för staplingar med 10–32 lager.
Vanliga PCB-tjocklekar:
- A. 0.8 mm (0.031 tum)
- B. 1.0 mm (0.040 tum)
- C. 1.6 mm (0.062 tum)
- D. 1.8 mm (0.070 tum)
- E. 2.3 mm (0.090 tum)
- F. 3.2 mm (0.125 tum)
Principer för staplingsbar design
Lagersegmentering
I flerskiktade kretskort innefattar lagren vanligtvis signallager (S), effektlager (P) och jordlager (GND). Effekt- och jordlager är vanligtvis sammanhängande och ger en lågimpedans returväg för ström som flyter genom intilliggande signalspår. Signallager är oftast placerade mellan dessa effekt- eller jordreferensplanlager. De övre och nedre lagren på ett flerskiktat kretskort används vanligtvis för placering av komponenter och en liten mängd routing.
Bestämning av ett enda potensreferensplan
Avkopplingskondensatorer bör endast placeras på kretskortets övre och undre lager. Kabeldragning, plattor och vias som ansluter till dessa kondensatorer kan påverka deras prestanda avsevärt. Därför är det viktigt att säkerställa att spåren som ansluter till avkopplingskondensatorerna är så korta och breda som möjligt, och att vias som är anslutna till dessa spår är så korta som möjligt.
Bestämning av flera effektreferensplan
Flera effektreferensplan är indelade i separata regioner, där vart och ett ger olika spänningsnivåer. Om signallagren ligger intill dessa flera effektplan kan signalerna på dessa lager stöta på dåliga returvägar, vilket kan påverka signalintegriteten negativt. Därför bör höghastighets digital signalrouting hållas borta från flera effektreferensplan.
Bestämning av flera markreferensplan (markplan)
Flera jordreferensplan ger en lågimpedansåtergångsväg för strömmar, vilket bidrar till att minska elektromagnetisk störning (EMI) i common-mode. Jord- och effektplan bör vara tätt kopplade, och signalskikten bör också vara tätt kopplade till de intilliggande referensplanen.
Utforma routingkombinationer
Kombinationen av lager som ett signalspår korsar kallas en "routingkombination". Den bästa routingkombinationsdesignen undviker att returströmmar flyter mellan olika referensplan. Helst bör returströmmen flyta från en punkt på ett referensplan till en annan punkt på samma plan.
