Hogyan határozzuk meg a rétegek számát a PCB-kben?

Mielőtt eldöntenénk, hogy hány rétegből álljon a nyomtatott áramkör, feltétlenül meg kell határozni, hogy a nyomtatott áramkört mire fogják használni. Ez befolyásolja a szükséges rétegek számát, valamint az elektronikus áramkör összetettsége és az általa fogyasztott energia mennyisége. Általánosságban elmondható, hogy a csúcstechnológiai alkalmazások magas rétegszámot igényelnek.

A jelrétegbecslő használata

A PCB rétegszámának becslése kulcsfontosságú lépés a lapgyártás során. Minél több rétege van egy áramköri lapnak, annál drágább lesz. A több réteg több gyártási lépést, anyagot és időt is igényel. A jelzőréteg-becslő használatával meghatározhatja a megfelelő rétegszámot a nyomtatott áramköri laphoz. Ezután ennek megfelelően állíthatja be a lapot a hatékony tervezés érdekében.

A jelzőréteg a kétrétegű nyomtatott áramköri lap első rétege. Az első réteghez használt rézanyag vastagsága 0,0014 hüvelyk. A súlya körülbelül egy uncia. Ennek a rétegnek a hatása a lapok méretétől függően változik.
Az alaplapi becslő használata

Az adott tervhez szükséges rétegek száma az áramkörök teljesítményszintjétől és összetettségétől függ. A több réteg növeli a gyártási költségeket, de több sáv és alkatrész elhelyezését is lehetővé teszi. Ezért a rétegszám becslése fontos lépés a tervezési folyamatban. A Sierra Circuits létrehozott egy eszközt, a Signal Layer Estimator-t, amely segíthet meghatározni a nyomtatott áramkörökhöz szükséges rétegek számát.

A nyomtatott áramköri lap tervezése kritikus fontosságú az eszköz teljesítménye szempontjából. A tervezési folyamat során meg kell határozni a tápellátáshoz, a földeléshez, az útválasztáshoz és a különleges szempontokhoz szükséges rétegek számát. A NYÁK-ok akár négy rétegből is állhatnak, és a jelzőrétegeknek közel kell lenniük egymáshoz. Ez az elrendezés csökkenti a nemkívánatos jeleket, és az áramok és áramkörök közötti ellentétet elfogadható határokon belül tartja. Az ideális tartomány ennek az ellenállásnak az 50-60 ohm. Ha túl alacsony az impedancia, akkor a felvett áramban tüskéket tapasztalhat. Másrészt a túl magas impedancia több elektromágneses interferenciát generál, és a lapot idegen interferenciának teszi ki.

A jó stackup kezelése

A PCBA-tervezés során a jó stackup kezeléséhez meg kell érteni a stackupra vonatkozó különböző követelményeket. A három fő követelmény a szabályozott impedancia, a keresztbeszólás-szabályozás és a síkok közötti kapacitás. Az első két követelményt a gyártók nem tudják figyelembe venni, mert csak a tervezőmérnök tudja, hogy mire van szükségük.

A nyomtatott áramköri lap rétegeit úgy kell egymásra helyezni, hogy azok kompatibilisek legyenek és képesek legyenek jeleket továbbítani. Ezenkívül a rétegeket egymással is össze kell kapcsolni. A jelzőrétegnek a teljesítménysíkkal, a tömegsíkkal és az alapsíkkal kell szomszédosnak lennie. E célok eléréséhez a legjobb mód a 8 rétegű rétegrend, de ezt a tervezési követelményeknek megfelelően testre szabhatja.

A jó egymásra helyezés csökkentheti a keresztbeszólást, azaz az egyik NYÁK-nyomról a másikra átterjedő energiát. Az áthallásnak két típusa van: induktív és kapacitív. Az induktív keresztbeszólást a visszatérő áramok dominálják, amelyek mágneses mezőket generálnak a többi nyomvonalban.

Figyelembe véve az alkatrészek kizárását vagy a belmagassági korlátozásokat

A nyomtatott áramköri lap rétegeinek számának meghatározásakor tartsa szem előtt az esetlegesen érvényes fejteret vagy alkatrész-kihagyási korlátozásokat. A head-room korlátozások olyan területeket jelentenek a lapon, ahol az alkatrészek fizikai alakja túl közel van a laphoz, vagy ahol a lap nem elég nagy egy adott alkatrész befogadására. Ezeket általában fel szokták tüntetni a kapcsolási rajzon. A lapon lévő alkatrészek típusa és az általános elrendezés határozza meg a rétegek számát.

Mikroszalag és csíkvezeték impedancia számítása nagysebességű jelekhez

Ugyanazzal a matematikai képlettel kiszámíthatjuk mind a szalagvezetékek, mind a mikroszalagok impedanciáját nagy sebességű jelek esetén. A csíkvezetékkel ellentétben a mikrocsík jellemző impedanciája a nyomvonal szélességétől függ, nem pedig a magasságától. Ennek eredményeképpen minél magasabb a frekvencia, annál nagyobb a mikrocsík jellemző impedanciája.

Az áramköri tervezés során a szabályozott impedanciájú vezetékeket leggyakrabban mikroszalag-konfigurációban állítják fel. A szegélyezett mikroszalag-konfiguráció egy differenciálpárt használ az áramköri lap egy külső rétegén, mellette pedig egy referenciasíkot. A beágyazott mikrocsík viszont további dielektromos anyagokat, például Soldermaskot használ. Ezen túlmenően a szalagvezetékes útválasztás általában szimmetrikus.

Az impedanciaértékek nem mindig pontosak, mivel az áramköröket számos tényező és paraméter befolyásolja. A helytelenül kiszámított értékek NYÁK tervezési hibákhoz vezethetnek, és zavarhatják az áramkör működését. Az ilyen helyzet elkerülése érdekében használjon impedancia-kalkulátort. Ez egy hatékony eszköz az impedanciaproblémák kezeléséhez és a pontos eredmények eléréséhez.