पीसीबीची रचना करताना, सर्किट फंक्शन्सच्या आवश्यकतांची अंमलबजावणी करणे हा सर्वात मूलभूत प्रश्न आहे की वायरिंग लेयर, ग्राउंड प्लेन आणि पॉवर प्लेन आणि प्रिंटेड सर्किट बोर्ड वायरिंग लेयर, ग्राउंड प्लेन आणि पॉवर किती आवश्यक आहे. स्तरांची संख्या आणि सर्किट फंक्शन, सिग्नल अखंडता, EMI, EMC, उत्पादन खर्च आणि इतर आवश्यकतांचे विमान निर्धारण.
बहुतेक डिझाईन्ससाठी, PCB कार्यप्रदर्शन आवश्यकता, लक्ष्य किंमत, उत्पादन तंत्रज्ञान आणि सिस्टम जटिलता यावर अनेक विरोधाभासी आवश्यकता आहेत.PCB चे लॅमिनेटेड डिझाईन सहसा विविध घटकांचा विचार करून तडजोडीचा निर्णय असतो.हाय-स्पीड डिजिटल सर्किट्स आणि व्हिस्कर सर्किट्स सहसा मल्टीलेयर बोर्डसह डिझाइन केलेले असतात.
कॅस्केडिंग डिझाइनसाठी येथे आठ तत्त्वे आहेत:
1. Dएलिमिनेशन
मल्टीलेयर पीसीबीमध्ये, सहसा सिग्नल लेयर (एस), पॉवर सप्लाय (पी) प्लेन आणि ग्राउंडिंग (जीएनडी) प्लेन असतात.पॉवर प्लेन आणि ग्राउंड प्लेन हे सहसा अखंडित सॉलिड प्लेन असतात जे समीप सिग्नल लाईन्सच्या प्रवाहासाठी एक चांगला कमी-प्रतिबाधा वर्तमान परतीचा मार्ग प्रदान करतात.
बहुतेक सिग्नल स्तर या उर्जा स्त्रोतांच्या किंवा ग्राउंड रेफरन्स प्लेन लेयर्समध्ये स्थित असतात, सममितीय किंवा असममित बँडेड रेषा बनवतात.मल्टीलेयर पीसीबीच्या वरच्या आणि खालच्या स्तरांचा वापर सामान्यतः घटक आणि थोड्या प्रमाणात वायरिंग ठेवण्यासाठी केला जातो.वायरिंगमुळे होणारे डायरेक्ट रेडिएशन कमी करण्यासाठी या सिग्नल्सचे वायरिंग जास्त लांब नसावे.
2. सिंगल पॉवर संदर्भ विमान निश्चित करा
वीज पुरवठा अखंडतेचे निराकरण करण्यासाठी डिकपलिंग कॅपेसिटरचा वापर हा एक महत्त्वाचा उपाय आहे.डिकपलिंग कॅपेसिटर फक्त पीसीबीच्या वरच्या आणि तळाशी ठेवता येतात.डिकपलिंग कॅपेसिटर, सोल्डर पॅड आणि होल पासचे रूटिंग डिकपलिंग कॅपेसिटरच्या प्रभावावर गंभीरपणे परिणाम करेल, ज्यासाठी डिझाइनमध्ये हे लक्षात घेणे आवश्यक आहे की डिकपलिंग कॅपेसिटरचे रूटिंग शक्य तितके लहान आणि रुंद असावे आणि छिद्राशी जोडलेली वायर असावी. तसेच शक्य तितके लहान असावे.उदाहरणार्थ, हाय-स्पीड डिजिटल सर्किटमध्ये, पीसीबीच्या वरच्या लेयरवर डिकपलिंग कॅपेसिटर ठेवणे शक्य आहे, हाय-स्पीड डिजिटल सर्किटला (जसे की प्रोसेसर) पॉवर लेयर, लेयर 3 म्हणून लेयर 2 नियुक्त करणे शक्य आहे. सिग्नल लेयर म्हणून आणि लेयर 4 हाय-स्पीड डिजिटल सर्किट ग्राउंड म्हणून.
या व्यतिरिक्त, हे सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे की समान हाय-स्पीड डिजिटल डिव्हाइसद्वारे चालविलेले सिग्नल रूटिंग संदर्भ विमानाप्रमाणेच पॉवर लेयर घेते आणि हा पॉवर लेयर हाय-स्पीड डिजिटल डिव्हाइसचा पॉवर सप्लाय लेयर आहे.
3. मल्टी-पॉवर संदर्भ विमान निश्चित करा
मल्टी-पॉवर संदर्भ विमान वेगवेगळ्या व्होल्टेजसह अनेक घन प्रदेशांमध्ये विभाजित केले जाईल.जर सिग्नल लेयर मल्टी-पॉवर लेयरला लागून असेल तर, जवळच्या सिग्नल लेयरवर सिग्नल करंट असमाधानकारक रिटर्न पाथचा सामना करेल, ज्यामुळे रिटर्न पाथमध्ये अंतर निर्माण होईल.
हाय-स्पीड डिजिटल सिग्नलसाठी, या अवास्तव रिटर्न पथ डिझाइनमुळे गंभीर समस्या उद्भवू शकतात, त्यामुळे हाय-स्पीड डिजिटल सिग्नल वायरिंग मल्टी-पॉवर संदर्भ विमानापासून दूर असणे आवश्यक आहे.
4.अनेक ग्राउंड संदर्भ विमाने निश्चित करा
मल्टिपल ग्राउंड रेफरन्स प्लेन (ग्राउंडिंग प्लेन्स) एक चांगला कमी-प्रतिबाधा वर्तमान परतीचा मार्ग प्रदान करू शकतात, जे सामान्य-मोड ईएमएल कमी करू शकतात.ग्राउंड प्लेन आणि पॉवर प्लेन घट्ट जोडलेले असले पाहिजेत आणि सिग्नल लेयर जवळच्या रेफरन्स प्लेनशी घट्ट जोडलेले असावे.स्तरांमधील माध्यमाची जाडी कमी करून हे साध्य करता येते.
5. वाजवीपणे वायरिंग संयोजन डिझाइन करा
सिग्नल मार्गाने पसरलेल्या दोन स्तरांना "वायरिंग कॉम्बिनेशन" म्हणतात.सर्वोत्कृष्ट वायरिंग संयोजन एका संदर्भ विमानातून दुस-या संदर्भ विमानात वाहणारा रिटर्न करंट टाळण्यासाठी डिझाइन केले आहे, परंतु त्याऐवजी एका संदर्भ विमानाच्या एका बिंदूपासून (चेहरा) दुसर्‍याकडे वाहते.जटिल वायरिंग पूर्ण करण्यासाठी, वायरिंगचे इंटरलेयर रूपांतरण अपरिहार्य आहे.जेव्हा सिग्नलचे स्तरांमध्ये रूपांतर केले जाते, तेव्हा रिटर्न करंट एका रेफरन्स प्लेनमधून दुसर्‍या रेफरन्स प्लेनमध्ये सुरळीतपणे वाहतो याची खात्री केली पाहिजे.डिझाइनमध्ये, वायरिंग संयोजन म्हणून समीप स्तरांचा विचार करणे वाजवी आहे.
जर सिग्नल मार्गाला अनेक स्तरांचा विस्तार करण्याची आवश्यकता असेल, तर ते वायरिंग संयोजन म्हणून वापरणे सहसा वाजवी डिझाइन नसते, कारण अनेक स्तरांमधून जाणारा मार्ग रिटर्न करंट्ससाठी पॅच नसतो.थ्रू-होलजवळ डिकपलिंग कॅपेसिटर ठेवून किंवा संदर्भ विमानांमधील माध्यमाची जाडी कमी करून स्प्रिंग कमी करता येत असले, तरी ते चांगले डिझाइन नाही.
6.वायरिंगची दिशा सेट करणे
जेव्हा वायरिंगची दिशा समान सिग्नल स्तरावर सेट केली जाते, तेव्हा बहुतेक वायरिंग दिशानिर्देश सुसंगत असल्याची खात्री केली पाहिजे आणि समीप सिग्नल स्तरांच्या वायरिंग दिशानिर्देशांना ऑर्थोगोनल असावी.उदाहरणार्थ, एका सिग्नल लेयरची वायरिंग दिशा "Y-axis" दिशेवर सेट केली जाऊ शकते आणि दुसर्‍या समीप सिग्नल लेयरची वायरिंग दिशा "X-axis" दिशेने सेट केली जाऊ शकते.
7. एसम स्तर रचना डॉप्ट केली
डिझाइन केलेल्या PCB लॅमिनेशनवरून असे आढळून येते की शास्त्रीय लॅमिनेशन डिझाइन जवळजवळ सर्व सम स्तरांवर असते, विषम स्तरांऐवजी, ही घटना विविध घटकांमुळे होते.
मुद्रित सर्किट बोर्डच्या निर्मिती प्रक्रियेवरून, आपण हे जाणून घेऊ शकतो की सर्किट बोर्डमधील सर्व प्रवाहकीय स्तर कोअर लेयरवर जतन केला जातो, कोअर लेयरची सामग्री सामान्यतः दुहेरी बाजू असलेला क्लॅडिंग बोर्ड असते, जेव्हा कोअर लेयरचा पूर्ण वापर केला जातो. , मुद्रित सर्किट बोर्डचा प्रवाहकीय स्तर सम आहे
अगदी लेयर मुद्रित सर्किट बोर्डचे किमतीचे फायदे आहेत.मीडिया आणि कॉपर क्लेडिंगचा एक थर नसल्यामुळे, PCB कच्च्या मालाच्या विषम-क्रमांकित स्तरांची किंमत PCB च्या सम स्तरांच्या किंमतीपेक्षा किंचित कमी आहे.तथापि, ओडीडी-लेयर पीसीबीची प्रक्रिया खर्च इव्हन-लेयर पीसीबीपेक्षा साहजिकच जास्त आहे कारण ओडीडी-लेयर पीसीबीला कोर लेयर स्ट्रक्चर प्रक्रियेच्या आधारावर नॉनस्टँडर्ड लॅमिनेटेड कोअर लेयर बाँडिंग प्रक्रिया जोडणे आवश्यक आहे.कॉमन कोअर लेयर स्ट्रक्चरच्या तुलनेत, कोअर लेयर स्ट्रक्चरच्या बाहेर कॉपर क्लेडिंग जोडल्याने उत्पादनाची कार्यक्षमता कमी होईल आणि उत्पादन चक्र जास्त होईल.लॅमिनेटिंग करण्यापूर्वी, बाह्य कोर लेयरला अतिरिक्त प्रक्रिया आवश्यक आहे, ज्यामुळे बाह्य स्तर स्क्रॅचिंग आणि मिशेचिंगचा धोका वाढतो.वाढलेल्या बाह्य हाताळणीमुळे उत्पादन खर्चात लक्षणीय वाढ होईल.
मल्टी-लेयर सर्किट बाँडिंग प्रक्रियेनंतर मुद्रित सर्किट बोर्डचे आतील आणि बाहेरील स्तर थंड केले जातात तेव्हा, भिन्न लॅमिनेशन तणाव मुद्रित सर्किट बोर्डवर विविध अंशांचे वाकणे तयार करेल.आणि बोर्डची जाडी जसजशी वाढत जाते, तसतसे दोन भिन्न संरचना असलेले संयुक्त मुद्रित सर्किट बोर्ड वाकण्याचा धोका वाढतो.ऑड-लेयर सर्किट बोर्ड वाकणे सोपे असते, तर सम-लेयर मुद्रित सर्किट बोर्ड वाकणे टाळू शकतात.
मुद्रित सर्किट बोर्ड पॉवर लेयर्सच्या विषम संख्या आणि सिग्नल स्तरांच्या सम संख्येसह डिझाइन केलेले असल्यास, पॉवर स्तर जोडण्याची पद्धत अवलंबली जाऊ शकते.दुसरी सोपी पद्धत म्हणजे इतर सेटिंग्ज न बदलता स्टॅकच्या मध्यभागी ग्राउंडिंग लेयर जोडणे.म्हणजेच, पीसीबी विचित्र स्तरांमध्ये वायर्ड आहे आणि नंतर मध्यभागी एक ग्राउंडिंग लेयर डुप्लिकेट आहे.
8. खर्चाचा विचार
उत्पादन खर्चाच्या बाबतीत, एकाच पीसीबी क्षेत्रासह सिंगल आणि डबल लेयर सर्किट बोर्डांपेक्षा मल्टीलेयर सर्किट बोर्ड निश्चितपणे अधिक महाग आहेत आणि जितके अधिक स्तर तितकी जास्त किंमत.तथापि, सर्किट फंक्शन्स आणि सर्किट बोर्ड मिनिएच्युरायझेशनचा विचार करताना, सिग्नल अखंडता, EMl, EMC आणि इतर कार्यप्रदर्शन निर्देशक सुनिश्चित करण्यासाठी, शक्य तितक्या बहु-स्तर सर्किट बोर्डांचा वापर केला पाहिजे.एकंदरीत, मल्टी-लेयर सर्किट बोर्ड आणि सिंगल-लेयर आणि टू-लेयर सर्किट बोर्डमधील किंमतीतील फरक अपेक्षेपेक्षा जास्त नाही.