Sådan planlægger du flerlags PCB-stackup

Når du designer et flerlags-PCB, bør du tage følgende faktorer i betragtning. Referenceplaner for lag 3-signaler er normalt placeret på lag 2 og 5. Signalerne, der dirigeres på lag 4, bruger disse referenceplaner. Hvis referenceplanerne er placeret på lag langt fra signallagene, er det nødvendigt at bruge brede spor. Denne type sporing er kun mulig, når den fælles impedans for lagene er lig med 50O eller højere.

Brug af en lag-stak-manager

Før du laver din flerlags pcb-stackup, skal du først bestemme, hvilken type teknologi du vil bruge. Det giver dig mulighed for at bestemme, hvor mange lag du skal bruge, og hvordan hvert enkelt lag skal se ud. Derefter skal du lave et skema ved hjælp af software eller computerassisteret design. Det vil hjælpe dig med at teste layoutet og sikre, at det vil være funktionelt. Det næste trin er at bestemme, hvordan hver komponent skal placeres, herunder typer af forbindelser.

Jo flere lag du har på et printkort, jo bedre. Det skyldes, at flere lag øger energistrømmen og reducerer elektromagnetisk interferens. Flere lag giver dig også mulighed for at placere mere elektronik på et printkort.

Brug af flere jordplaner

Det første trin i PCB stackup design er at bestemme antallet af lag. Derefter er det tid til at beslutte, hvor det inderste lag skal placeres, og hvordan signalerne skal fordeles mellem lagene. Ved at følge den korrekte plan kan du minimere ledningsføring og produktionsomkostninger.

Signallaget skal støde op til jordplanerne. Det er med til at reducere stråling og jordimpedans. Effekt- og masseplanerne skal også være koblet sammen. For at nå dette mål er den bedste opbygning af en flerlags-pcb en 8-lags opbygning. Konfigurationen kan dog justeres ud fra applikationens behov.

En kritisk faktor i flerlags pcb stackup-design er placeringen af strøm- og signallagene. Rækkefølgen af lagene er meget vigtig, da det kan påvirke strålingen fra loops på printet. Derfor er det vigtigt at undgå at arrangere lagene i en vilkårlig rækkefølge.

Bue og twist

Når man planlægger en flerlags PCB-stackup, er det vigtigt at tage højde for bue og twist samt symmetriske kobbervægte. Det er også vigtigt at overveje kernetykkelse og prepreg. Disse designelementer kan hjælpe med at undgå bøjning og vridning, som kan få printkortet til at forskubbe sig under monteringen. Desuden er symmetrisk lagopbygning en glimrende måde at forhindre dette problem på.

Layoutet af et flerlags-PCB er en kompleks opgave, og en omhyggelig tilgang er nødvendig for at sikre, at det endelige design er sikkert. Flerlags-PCB'er kan blive ekstremt varme og kan påvirke ydeevnen af nærliggende kredsløb. Derfor er det vigtigt at bruge et materiale, der er designet til et bestemt temperaturområde. Desuden er asymmetriske designs med forskellige tykkelser tilbøjelige til at bøje og vride. Den bedste fremgangsmåde er at planlægge din flerlags PCB-stackup baseret på dit designs funktionalitet, fremstillingsproces og implementering.

Beregning af differentiel impedans

Når man planlægger PCB-stackups med flere lag, er det nødvendigt at beregne den differentielle impedans for sporene på hvert lag af PCB'et. Dette er et afgørende trin i processen, fordi en forkert beregning kan føre til unøjagtige resultater. IPC-A-600G-standarden definerer ætsningsfaktoren som forholdet mellem tykkelsen (t) og halvdelen af forskellen mellem W1 og W2. Når man har bestemt den ønskede impedans for printpladerne, er det næste skridt at beregne ætsningsfaktoren for hvert lag.

Det første skridt er at bestemme referenceplanet. Dette plan skal være forbundet med jordplanet. Det nederste lag skal have et reference-strømforsyningsplan og et jordplan. Det øverste lag skal indeholde et primært højhastigheds-routinglag.

Håndtering af en god stackup

Processen med PCB-design i flere lag er både en kunst og en videnskab. Det indebærer placering af lag og afstand mellem lagene, samt routing af vias mellem lagene. Det involverer også placeringen af power/ground plane-par. Opbygningen skal kunne understøtte producentens designkrav.

En god PCB-designsoftware til flere lag bør have funktioner, der kan hjælpe dig med at håndtere en stackup med flere lag. Det skal have værktøjer til at definere printkortets størrelse, indfange skemaer, placere komponenter, dirigere spor og administrere komponentdata. Det bør også understøtte et stort udvalg af materialetyper og inkludere tilpassede via-indstillinger.

En god PCB-stackup med flere lag bør også omfatte en balanceret jordplan efter hvert signallag. En god PCB-stackup med flere lag kan hjælpe dig med at opnå fremragende signalintegritet og EMC-ydelse. Det er dog vigtigt at huske, at hvert ekstra lag vil øge produktionsomkostningerne og designkravene. Men hvis du samarbejder med en erfaren PCB-producent, kan denne afvejning være det hele værd.