3 bước để xác định số lớp của PCB

Bước 1: Chọn số lượng lớp dự định ban đầu

1 hoặc 2 lớp – Đối với mạch thử nghiệm

Sử dụng 1 hoặc 2 lớp PCB cho các mạch ứng dụng đơn giản hoặc breakout chân IC MCU. Không nên sử dụng 1 hoặc 2 lớp PCB cho các mạch cần kiểm soát trở kháng như mạch sử dụng giao tiếp USB, Ethernet, LVDS, HDMI,… Trong trường hợp này cần sử dụng ít nhất 4 lớp.

PCB 4 lớp – Mạch giá rẻ hoặc mạch ứng dụng đơn giản, breakout chân IC

Nếu có thể, luôn sử dụng mạch ít nhất 4 lớp PCB. Không có khác biệt lớn về chi phí giữa mạch 2 lớp và 4 lớp, nhưng mạch 4 lớp là tốt hơn. Mạch 4 lớp được khuyến khích cho ứng dụng đơn giản, có kiểm soát trở kháng, breakout chân IC. Không nên sử dụng cho mạch có CPU giao tiếp với bộ nhớ như eMMC, RAM DDR…. Mạch 4 lớp cũng được sử dụng phổ biến cho mạch dạng base board (mở rộng) có hàn thêm PCB SOM (System On Module), mạch cho MCU có số lượng chân lớn.

PCB 6 lớp- Giá thành rẻ cho board lớn

Một vài motherboard cho PC được sử dụng 6 lớp. Rất thích hợp cho mạch chất lượng cao, kiểm soát trở kháng, board có nhiều linh kiện, kích thước board lớn.

PCB 8 lớp – Hiệu quả về mặt chi phí so với 10, 12… lớp

Không có nhiều sự khác biệt lớn về giá thành giữa mạch 8 và 10 lớp, nhưng 10 lớp thì tốt hơn. Từ 8 lớp trở lên, chúng ta đã có thể dùng cho ứng dụng smartphone, tablet…

PCB 10 lớp – Thích hợp cho ứng dụng Computer On Module SODIMM

Đây thường là số lượng tối đa mà đáp ứng socket SODIMM độ dày 1 mm. So với PCB 8 lớp thì PCB 10 lớp cung cấp thêm không gian cho plane nguồn mà trong thiết kế có nhiều nguồn khác nhau.

PCB 12 lớp – Phù hợp cho mạch công nghiệp với mật độ linh kiện lớn, nhiều trace

Thường sử dụng PCB 12 lớp cho PC công nghiệp (IPC). Giá cả là phải chăng, chúng ta có 4 lớp cho plane nguồn liên tục (solid power plane) và các plane ground hoặc thêm 2 lớp tín hiệu so với PCB 10 lớp.

Bước 2: bắt đầu Layout

+ Bắt đầu với lớp tín hiệu TOP và BOTTOM

+ Nếu thiết kế của bạn có quá nhiều kết nối hoặc sử dụng các tín hiệu high speed, thì thêm 2 lớp tín hiệu bên trong. Bắt đầu layout và cố gắng đi hết tín hiệu trong 4 lớp đó.

+ Nếu bạn thấy:

• Bạn cần thêm một chút không gian, hãy chọn phương án phối hợp plane nguồn với các tín hiệu không quan trọng/tốc độ thấp.
• Nếu bạn cần nhiều không gian, tiếp tục thêm 2 lớp tín hiệu nữa.

Tôi không biết bất cứ công cụ nào để tính toán số lượng của các lớp PCB. Để đơn giản, sử dụng các bước tôi đã mô tả và trực giác của bạn. Tuy nhiên, thỉnh thoảng chúng ta khó xác định kích thước nhỏ nhất của PCB. Thậm chí điều này là không thể tính toán, bởi nó phụ thuộc vào quá nhiều yếu tố ví dụ như PCb stack-up, công nghệ PCB – các loại Via/Micro Via/Via chôn/via mù/ độ rộng trace nhỏ nhất/khoảng cách giữa các đối tượng, số lượng linh kiện, đặt linh kiện…

Bước 3: Sắp xếp thứ tự lớp PCB

Tất nhiên có nhiều lựa chọn để sắp xếp thứ tự lớp trong PCB của bạn. Tôi đã sử dụng các stack-up sau cho thiết kế của mình. Chú ý rằng, một trong những lý do chính tại sao mà sử dụng GND là lớp thứ 2 cho mục đích che chắn (Shielding). Lớp này tạo ra một shield GND liên tục (solid) cho các tín hiệu high speed ở lớp bên trong.

• Stack-up 12 lớp, trong đó có 4 lớp GND.

Tôi thường sử dụng stack-up này thường xuyên, cung cấp khả năng che chắn cho tín hiệu high speed và khoảng cách giữa các plane Power- GND gần nhất có thể.

Signal / Solid GND plane / High speed signals and important buses / Solid GND plane / Power / Power or Mixed with signals / Power or Mixed with signals / Power / Solid GND plane / High speed signals and important buses / Solid GND plane / Signal

• Stack-up 12 lớp:

Signal / Solid GND plane / Signal / Signal / Solid Power Plane / Power or Mixed with signals / Power or Mixed with signals / Solid Power Plane / Signal / Signal / Solid GND plane / Signal

• Stack-up 10 lớp:

Signal / Solid GND / High speed signals and important buses / Solid Power or Solid GND / Power or Mixed with signals / Power or Mixed with signals / Solid Power or Solid GND / High speed signals and important buses / Solid GND / Signal

• Stack-up 8 lớp: Có nhiều lựa chọn.

Signal / GND / Signal / Power / Power / Signal / GND / Signal

• Stack-up 6 lớp:

Signals / GND / Power or Mixed with signals / Power or Mixed with signals / GND / Signals

• Stack-up 4 lớp:

Important Signals / GND / Power / Signals

Dịch từ: https://welldoneblog.fedevel.com/2013/09/17/3-steps-how-to-determine-calculate-number-of-pcb-layers/