Lors de la conception de PCB, l'une des questions les plus fondamentales à considérer est de mettre en œuvre les exigences des fonctions du circuit en fonction de la quantité de couche de câblage, du plan de masse et du plan d'alimentation, et de la couche de câblage de la carte de circuit imprimé, du plan de masse et de l'alimentation. détermination plane du nombre de couches et de la fonction du circuit, de l'intégrité du signal, des EMI, de la CEM, des coûts de fabrication et d'autres exigences.

Pour la plupart des conceptions, il existe de nombreuses exigences contradictoires concernant les performances des PCB, le coût cible, la technologie de fabrication et la complexité du système.La conception laminée des PCB est généralement une décision de compromis après avoir pris en compte divers facteurs.Les circuits numériques à grande vitesse et les circuits à moustaches sont généralement conçus avec des cartes multicouches.

Voici huit principes de conception en cascade :

1. Délamination

Dans un PCB multicouche, il y a généralement une couche de signal (S), un plan d'alimentation (P) et un plan de mise à la terre (GND).Le plan d'alimentation et le plan de GROUND sont généralement des plans solides non segmentés qui fourniront un bon chemin de retour de courant à faible impédance pour le courant des lignes de signaux adjacentes.

La plupart des couches de signaux sont situées entre ces sources d'énergie ou couches de plan de référence au sol, formant des lignes à bandes symétriques ou asymétriques.Les couches supérieure et inférieure d'un PCB multicouche sont généralement utilisées pour placer des composants et une petite quantité de câblage.Le câblage de ces signaux ne doit pas être trop long pour réduire le rayonnement direct provoqué par le câblage.

2. Déterminer le plan de référence de puissance unique

L'utilisation de condensateurs de découplage est une mesure importante pour résoudre l'intégrité de l'alimentation électrique.Les condensateurs de découplage ne peuvent être placés qu'en haut et en bas du PCB.Le routage du condensateur de découplage, du plot de soudure et du passage du trou affectera sérieusement l'effet du condensateur de découplage, ce qui nécessite que la conception prenne en compte que le routage du condensateur de découplage doit être aussi court et large que possible, et que le fil connecté au trou doit aussi être le plus court possible.Par exemple, dans un circuit numérique à grande vitesse, il est possible de placer le condensateur de découplage sur la couche supérieure du PCB, d'attribuer la couche 2 au circuit numérique à grande vitesse (comme le processeur) comme couche d'alimentation, la couche 3 comme couche de signal et la couche 4 comme masse du circuit numérique à grande vitesse.

De plus, il est nécessaire de s'assurer que le routage du signal piloté par le même dispositif numérique à haut débit prend la même couche de puissance que le plan de référence, et cette couche de puissance est la couche d'alimentation du dispositif numérique à haut débit.

3. Déterminer le plan de référence multi-puissance

Le plan de référence multi-puissance sera divisé en plusieurs régions solides avec des tensions différentes.Si la couche de signal est adjacente à la couche multi-puissance, le courant de signal sur la couche de signal proche rencontrera un chemin de retour insatisfaisant, ce qui entraînera des lacunes dans le chemin de retour.

Pour les signaux numériques à grande vitesse, cette conception déraisonnable du chemin de retour peut causer de sérieux problèmes, il est donc nécessaire que le câblage des signaux numériques à grande vitesse soit éloigné du plan de référence multi-puissance.

4.Déterminer plusieurs plans de référence au sol

 Plusieurs plans de référence au sol (plans de mise à la terre) peuvent fournir un bon chemin de retour de courant à faible impédance, ce qui peut réduire l'EMl en mode commun.Le plan de masse et le plan d'alimentation doivent être étroitement couplés, et la couche de signal doit être étroitement couplée au plan de référence adjacent.Ceci peut être réalisé en réduisant l'épaisseur du support entre les couches.

5. Concevoir une combinaison de câblage raisonnablement

Les deux couches traversées par un chemin de signal sont appelées « combinaison de câblage ».La meilleure combinaison de câblage est conçue pour éviter que le courant de retour ne circule d'un plan de référence à un autre, mais circule plutôt d'un point (face) d'un plan de référence à un autre.Afin de compléter le câblage complexe, la conversion intercouche du câblage est inévitable.Lorsque le signal est converti entre les couches, le courant de retour doit s'assurer de circuler sans problème d'un plan de référence à l'autre.Dans une conception, il est raisonnable de considérer les couches adjacentes comme une combinaison de câblage.

Si un chemin de signal doit s'étendre sur plusieurs couches, il n'est généralement pas raisonnable de l'utiliser comme combinaison de câblage, car un chemin à travers plusieurs couches n'est pas irrégulier pour les courants de retour.Bien que le ressort puisse être réduit en plaçant un condensateur de découplage près du trou traversant ou en réduisant l'épaisseur du milieu entre les plans de référence, ce n'est pas une bonne conception.

6.Définition du sens du câblage

Lorsque la direction de câblage est définie sur la même couche de signal, cela doit garantir que la plupart des directions de câblage sont cohérentes et doivent être orthogonales aux directions de câblage des couches de signaux adjacentes.Par exemple, la direction de câblage d'une couche de signal peut être définie sur la direction de « l'axe Y », et la direction de câblage d'une autre couche de signal adjacente peut être définie sur la direction de « l'axe X ».

7. Unadopté la structure de couche uniforme 

Il ressort de la stratification des PCB conçue que la conception de stratification classique est presque entièrement composée de couches paires, plutôt que de couches impaires, ce phénomène est causé par divers facteurs.

D'après le processus de fabrication des cartes de circuits imprimés, nous pouvons savoir que toute la couche conductrice de la carte de circuits imprimés est conservée sur la couche centrale, le matériau de la couche centrale est généralement un panneau de revêtement double face, lorsque la couche centrale est pleinement utilisée. , la couche conductrice du circuit imprimé est uniforme

Même les cartes de circuits imprimés en couches présentent des avantages en termes de coûts.En raison de l'absence de couche de support et de gaine en cuivre, le coût des couches impaires de matières premières PCB est légèrement inférieur au coût des couches paires de PCB.Cependant, le coût de traitement des PCB à couche ODd est évidemment plus élevé que celui des PCB à couche uniforme, car le PCB à couche ODd doit ajouter un processus de liaison de couche centrale stratifiée non standard sur la base du processus de structure de couche centrale.Par rapport à la structure de couche centrale commune, l'ajout d'un revêtement en cuivre en dehors de la structure de couche centrale entraînera une efficacité de production inférieure et un cycle de production plus long.Avant le laminage, la couche centrale externe nécessite un traitement supplémentaire, ce qui augmente le risque de rayer et de détériorer la couche externe.La manutention extérieure accrue augmentera considérablement les coûts de fabrication.

Lorsque les couches intérieures et extérieures de la carte de circuit imprimé sont refroidies après le processus de liaison du circuit multicouche, les différentes tensions de stratification produiront différents degrés de courbure sur la carte de circuit imprimé.Et à mesure que l’épaisseur de la carte augmente, le risque de plier une carte de circuit imprimé composite présentant deux structures différentes augmente.Les cartes de circuits imprimés à couches impaires sont faciles à plier, tandis que les cartes de circuits imprimés à couches égales peuvent éviter de se plier.

Si la carte de circuit imprimé est conçue avec un nombre impair de couches de puissance et un nombre pair de couches de signaux, la méthode d'ajout de couches de puissance peut être adoptée.Une autre méthode simple consiste à ajouter une couche de mise à la terre au milieu de la pile sans modifier les autres paramètres.Autrement dit, le PCB est câblé en un nombre impair de couches, puis une couche de mise à la terre est dupliquée au milieu.

8.  Considération des coûts

En termes de coût de fabrication, les circuits imprimés multicouches sont nettement plus chers que les circuits imprimés à simple et double couche avec la même surface de circuit imprimé, et plus il y a de couches, plus le coût est élevé.Cependant, lors de l'examen de la réalisation des fonctions de circuit et de la miniaturisation des circuits imprimés, pour garantir l'intégrité du signal, l'EMl, l'EMC et d'autres indicateurs de performance, des circuits imprimés multicouches doivent être utilisés dans la mesure du possible.Dans l'ensemble, la différence de coût entre les circuits imprimés multicouches et les circuits imprimés monocouche et double couche n'est pas beaucoup plus élevée que prévu