Một trong những cân nhắc cơ bản nhất trong thiết kế PCB là xác định cần bao nhiêu lớp định tuyến, mặt phẳng đất và mặt phẳng nguồn để đáp ứng các yêu cầu chức năng của mạch. Thiết kế xếp chồng PCB thường là một sự thỏa hiệp, có tính đến nhiều yếu tố khác nhau. Dưới đây là các nguyên tắc chính cho thiết kế xếp chồng PCB.
xếp chồng lên nhau Kế hoạch
Lớp ngoài cùng với GND và PWR: Các lớp này chủ yếu được sử dụng để định tuyến và làm ngắn mạch các dấu vết. Đối với các ứng dụng HDI (Kết nối mật độ cao), lớp thứ hai thường là lớp tín hiệu được sử dụng để định tuyến các dấu vết giữa các thành phần BGA có bước chân nhỏ. Trong ứng dụng HDI này, các nhà sản xuất thường sử dụng khoan laser để khoan có độ sâu được kiểm soát để tiếp cận lớp thứ hai.
Cân bằng các lớp: Tất cả các lớp xếp chồng phải có lớp xếp chồng cân bằng từ đường trung tâm của PCB để giảm thiểu hoặc loại bỏ cong vênh. Loại và độ dày của prepreg (vật liệu tẩm trước) phải được xác định trước khi bắt đầu bố trí CAD.
Cân nhắc sản xuất:Cần tiến hành phân tích xếp chồng với nhà sản xuất để xác định trọng lượng đồng, vật liệu prepreg và độ dày lõi trước khi bố trí CAD, đảm bảo trở kháng được kiểm soát.
Chất liệu dày:
- Vật liệu FR1.6 4mm được sử dụng cho các chồng 2–16 lớp.
- FR1.8 4mm được sử dụng cho các chồng 10–20 lớp.
- FR2.3 4mm được sử dụng cho các chồng 10–32 lớp.
Độ dày PCB thông dụng:
- A. 0.8mm (0.031″)
- B. 1.0mm (0.040″)
- C. 1.6mm (0.062″)
- D. 1.8mm (0.070″)
- E. 2.3mm (0.090″)
- F. 3.2mm (0.125″)
Nguyên tắc thiết kế stack-up
Phân đoạn lớp
Trong PCB nhiều lớp, các lớp thường bao gồm các lớp tín hiệu (S), lớp nguồn (P) và lớp đất (GND). Các lớp nguồn và đất thường liền kề nhau và cung cấp đường dẫn trở về trở kháng thấp cho dòng điện chạy qua các đường tín hiệu liền kề. Các lớp tín hiệu chủ yếu nằm giữa các lớp mặt phẳng tham chiếu nguồn hoặc mặt đất này. Các lớp trên cùng và dưới cùng của PCB nhiều lớp thường được sử dụng để đặt các thành phần và một lượng nhỏ định tuyến.
Xác định mặt phẳng tham chiếu công suất đơn
Tụ tách ghép chỉ nên được đặt ở lớp trên cùng và lớp dưới cùng của PCB. Đường dẫn, miếng đệm và lỗ thông kết nối với các tụ điện này có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của chúng. Do đó, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng các đường dẫn kết nối với tụ tách ghép càng ngắn và rộng càng tốt, với các lỗ thông kết nối với các đường dẫn này càng ngắn càng tốt.
Xác định nhiều mặt phẳng tham chiếu công suất
Nhiều mặt phẳng tham chiếu công suất được chia thành các vùng riêng biệt, mỗi vùng cung cấp các mức điện áp khác nhau. Nếu các lớp tín hiệu nằm cạnh nhiều mặt phẳng công suất này, các tín hiệu trên các lớp này có thể gặp phải đường dẫn trả về kém, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tính toàn vẹn của tín hiệu. Do đó, nên tránh xa việc định tuyến tín hiệu kỹ thuật số tốc độ cao khỏi nhiều mặt phẳng tham chiếu công suất.
Xác định nhiều mặt phẳng tham chiếu mặt đất (Mặt phẳng mặt đất)
Nhiều mặt phẳng tham chiếu mặt đất cung cấp đường dẫn trở kháng thấp cho dòng điện, giúp giảm EMI (Nhiễu điện từ) chế độ chung. Mặt phẳng mặt đất và mặt phẳng nguồn phải được ghép chặt chẽ, và các lớp tín hiệu cũng phải được ghép chặt chẽ với các mặt phẳng tham chiếu liền kề.
Thiết kế kết hợp định tuyến
Sự kết hợp các lớp mà một dấu vết tín hiệu đi qua được gọi là "sự kết hợp định tuyến". Thiết kế kết hợp định tuyến tốt nhất tránh dòng điện trở về chảy giữa các mặt phẳng tham chiếu khác nhau. Lý tưởng nhất là dòng điện trở về phải chảy từ một điểm trên mặt phẳng tham chiếu đến một điểm khác trên cùng mặt phẳng.
