I. نظرة عامة على تحديد عدد طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لا يتم تحديد العدد الإجمالي لطبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في البداية. يقرر المهندسون عدد الطبقات بناءً على احتياجات اللوحة. يأتي إجمالي الطبقات من عدد طبقات الإشارة بالإضافة إلى عدد طبقات الطاقة والمستويات الأرضية. ينظر المهندسون إلى تخطيط اللوحة وأنواع المكونات والاحتياجات الكهربائية. ثم يخططون بعد ذلك عدد طبقات الإشارة المطلوبة وعدد طبقات الطاقة/الأرضية المطلوبة. تهدف الخطة إلى تسهيل التوجيه والتحكم في جودة الإشارة وتلبية حدود التكلفة.

II. تخطيط الطاقة والطبقات الأرضية

A. كيفية اختيار عدد طبقات الطاقة

يتم تعيين عدد مستويات الطاقة بشكل أساسي من خلال هذه النقاط: عدد قضبان الطاقة المختلفة التي تحتاجها اللوحة، وكيفية توزيع هذه القضبان على اللوحة، ومقدار التيار الذي يجب أن تحمله كل سكة كهربائية، وأهداف أداء اللوحة، وحدود التكلفة للوحة واحدة. يجب أن تختار عدد مستويات الطاقة بحيث يكون لكل سكة طاقة رئيسية مستوى مناسب أو منطقة مستوى محددة جيدًا. يجب عليك أيضًا التأكد من أن مستويات الطاقة لا تتداخل بطريقة تسبب تداخلًا أو تخلق مستويات مقسمة تضر بالأداء.

هناك قاعدتان مهمتان لتخطيط مستوى الطاقة:

يجب عدم خلط شبكات الطاقة على نفس المستوى بطريقة تسبب التداخل. باختصار، تجنب شبكات الطاقة المتداخلة على مستوى مادي واحد.

تجنب تشغيل إشارات مهمة عبر انقسامات في مستويات متجاورة. إذا كان لا بد للإشارة من عبور انقسام، يمكن أن ينقطع المستوى المرجعي للإشارة. وهذا يكسر مسارات تيار الإرجاع ويضر بسلامة الإشارة. لذا رتب مكدسات المستويات بحيث لا تعبر الإشارات المهمة عبر الانقسامات.

B. كيفية اختيار عدد الطبقات الأرضية

عندما تقوم بتعيين الطبقات الأرضية، انتبه لهذه النقاط:

يجب أن تحتوي الطبقة الموجودة أسفل جانب المكوّن الرئيسي مباشرةً على مستوى أرضي مستمر في الغالب. وهذا يساعد على إعادة التيار ويقلل من الضوضاء للأجزاء الموجودة على الجانب العلوي.

يجب أن تشير الإشارات عالية السرعة والشبكات عالية التردد وشبكات الساعة إلى مستوى أرضي صلب. يتدفق تيارها المرتد على ذلك المستوى. إذا كان المستوى مكسورًا، تتعرض الإشارات للتشويش والتداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي.

يجب أن تكون مستويات الطاقة الرئيسية والمستويات الأرضية قريبة ومقترنة جيدًا. يقلل الاقتران المحكم من مقاومة المستوى ويساعد على سلامة الطاقة. تساعد المعاوقة المنخفضة في الحفاظ على انخفاض التموج وتوفر طاقة مستقرة للدوائر المتكاملة.

من الناحية العملية، سيحتاج التصميم الذي يحتوي على العديد من الشبكات السريعة إلى المزيد من المستويات الأرضية أو على الأقل زوج من مستويات الطاقة والمستويات الأرضية بالقرب من بعضها البعض. وهذا يعطي فصل أفضل وتحكم أسهل في المعاوقة.

ثالثاً تخطيط عدد طبقات الإشارة

A. قنوات التوجيه وسبب أهميتها

غالباً ما تحدد قنوات التوجيه عدد طبقات الإشارة التي تحتاجها. ابدأ بالبحث عن BGAs العميقة أو الموصلات الكبيرة على اللوحة. إن عمق BGA ودرجة دبوس BGA هما مفتاح عدد طبقات الهروب التي تحتاج إليها. على سبيل المثال، غالبًا ما تسمح BGA ذات درجة ميل 1.0 مم بتتبع طبقتين بين طبقتين. وغالباً ما تسمح BGA ذات درجة ميل 0.8 مم بتتبع واحد فقط بين طبقتين. يغير هذا الاختلاف عدد طبقات التوجيه التي يجب أن يكون لديك.

إذا كانت ال BGA تسمح بتتبعين بين شقين، فيمكن لهروب BGA مشاركة طبقتين للتوجيه. أما إذا كانت BGA تسمح بتتبع واحد فقط بين شبكتين، فقد يحتاج الهروب إلى ما يصل إلى أربع طبقات توجيه لتوجيه جميع الشبكات. وبالتالي، فإن درجة BGA وهندسة التمدد والتهوية مركزية في تخطيط الطبقة.

الموصلات مختلفة. بالنسبة للموصلات، العامل الرئيسي هو العمق وتباعد المسامير. عادة، تقوم عادةً بتوجيه زوج تفاضلي واحد بين زوجين من الموصلات. تساعدك هذه القاعدة الأساسية على تقدير عدد القنوات التي تحتاجها لمناطق الموصلات.

B. شبكات عالية السرعة واحتياجات قناة التوجيه عالية السرعة

بعد ذلك، ضع في اعتبارك عالية السرعة الإشارات. يحتاج التوجيه عالي السرعة إلى مزيد من الشروط. يجب أن تفكر في الدعامات ومسافات التتبع والمستويات المرجعية. الشبكات عالية السرعة حساسة للتحكم في المعاوقة والتيار المرتجع. لذا تحقق مما إذا كانت قنوات التوجيه لهذه الشبكات واسعة وواضحة بما فيه الكفاية.

عند التخطيط، حدد الشبكات عالية السرعة. امنحهم الأولوية في التوجيه. احجز القنوات التي تسمح بتباعد مناسب ومقاومة مضبوطة. ضع في اعتبارك أيضًا الأزواج التفاضلية. تحتاج الخطوط التفاضلية إلى أطوال متطابقة واقتران محكم بمرجعها. بالنسبة للأزواج عالية السرعة، حافظ على مسافة متسقة مع المستوى المرجعي وأبعد الأزواج عن الشبكات الصاخبة.

C. المناطق الضيقة أو مناطق عنق الزجاجة

أخيرًا، خطط لمناطق عنق الزجاجة على اللوحة. بعد تخطيط الموضع الأساسي والتخطيط العام للتوجيه، ابحث عن المناطق الضيقة حيث يجب أن تمر العديد من الشبكات في فجوة صغيرة. هذه هي نقاط الاختناق. لكل عنق زجاجة، قم بحساب عدد الآثار المطلوبة والأزواج التفاضلية والشبكات الحساسة. ثم حدد عدد الطبقات اللازمة بحيث يمكن لجميع الخطوط المطلوبة المرور عبر هذه المنطقة.

افعل ذلك خطوة بخطوة:

حدد منطقة عنق الزجاجة.

ضع قائمة بجميع الشبكات التي يجب أن تمر عبرها.

قم بتضمين الأزواج التفاضلية والإشارات الحرجة في القائمة.

احسب عدد المسارات التي تناسب كل طبقة توجيه في تلك الفجوة.

اضرب عدد طبقات التوجيه التي يمكنك استخدامها لتلك المنطقة.

هذا يعطي إجمالي عدد المسارات التي يمكن أن تمر. إذا كان هذا العدد أقل من عدد الشبكات المطلوبة، أضف طبقات توجيه أو غيِّر الموضع لتقليل الازدحام.

رابعاً. أمثلة وقواعد عامة بسيطة

A. أمثلة على الهروب من BGA

إذا كان بإمكانك توجيه مسارين بين شقين على BGA، فيمكنك غالبًا استخدام طبقتين للتوجيه للهروب من BGA. هذه حالة شائعة لحزم BGA ذات درجة 1.0 مم.

إذا كان بإمكانك توجيه أثر واحد فقط بين شقين، فقد تحتاج إلى أربع طبقات توجيه لتوجيه جميع دبابيس BGA. ويحدث هذا غالبًا مع دبابيس BGA ذات درجة ميل أضيق مثل 0.8 مم.

B. مثال على توجيه الموصلات

بالنسبة للكثير من الموصلات، افترض أنه يمكنك توجيه زوج تفاضلي واحد لكل قناتين. استخدم هذا لحجم قنوات التوجيه بالقرب من الموصل. إذا كان الموصل يحتوي على العديد من المسارات، فأنت بحاجة إلى المزيد من طبقات التوجيه أو بصمة موصل مختلفة.

C. مثال إشارة عالية السرعة

بالنسبة للزوج التفاضلي MIPI أو USB، يجب عليك إبقاء الزوج قريبًا من مستواه المرجعي والحفاظ على تباعد الزوج وعرض التتبع صحيحًا للمعاوقة المستهدفة. إذا كانت قناة التوجيه ضيقة، فقد تحتاج إلى المزيد من الطبقات للحفاظ على نظافة التخطيط وتلبية أهداف المعاوقة.

V. المزيد عن التخطيط لسلامة الإشارة وقابلية التصنيع

A. اجعل مسار العودة قصيرًا ومحليًا

خطط دائمًا طبقات الإشارة بحيث يمكن أن يتدفق التيار المرتد على مستوى أرضي قريب. عندما تكون طبقة الإشارة بجوار مستوى أرضي، يكون مسار الإرجاع قصيرًا ويكون التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي منخفضًا. إذا قمت بوضع طبقة إشارة بين مستويين مختلطين أو بالقرب من مستوى منقسم، فإن مسار الإرجاع لا يكون محليًا. يتسبب ذلك في المزيد من التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي ويمكن أن يضر بسلامة الإشارة.

B. مشاهدة الطائرات المنقسمة والدرزات

إذا كان لا بد من تقسيم مستوى، فقم بتوجيه الإشارات الحساسة بحيث لا تعبر التقسيم. إذا كان يجب أن تعبر شبكة عالية السرعة انقسام مستوٍ، فقم بتوفير عودة واضحة عبر أو خياطة للحفاظ على اتساق مسار العودة. استخدم خياطة عبر خياطة وفيات أرضية بالقرب من حواف التقسيم لتقليل مساحة الحلقة.

C. احتفظ بأزواج الطاقة/الأرض قريبة من بعضها البعض في المكدس

عند وضع مستوى طاقة بجوار مستوى أرضي، يشكل الزوج مكثفًا. وهذا يساعد على فصل الطاقة وتقليل مقاومة المستوى. وهذا مفيد جدًا لسلامة الطاقة. إذا كان لديك قضبان طاقة متعددة، فحاول تجميعها في مكدسات مقترنة أو استخدم مستويات منفصلة فقط عند التحكم في التوجيه لتجنب مسارات الإرجاع الطويلة.

D. النظر في قواعد قابلية التصنيع في وقت مبكر

تعيين حدود DFM في البداية. حدد الحد الأدنى لعرض التتبع، والحد الأدنى لتباعد التتبع، والحد الأدنى للحلقة الحلقية، والحد الأدنى لحجم الحفر. طابق قواعد تصميمك مع ما يمكن للمصنع صنعه بشكل موثوق. إذا كنت تخطط لتتبعات رفيعة جدًا أو فتحات صغيرة جدًا، تحقق مما إذا كان بإمكان البائع التعامل معها وكيف ستتغير التكلفة.

سادساً. حساب عنق الزجاجة بمزيد من التفصيل

A. كيفية عد الممرات في الفجوة

قم بقياس عرض الفجوة في منطقة عنق الزجاجة.

استخدم عرض التتبع المخطط له والتباعد لحساب عدد المسارات أحادية الطرف التي تناسب طبقة واحدة. بالنسبة للأزواج التفاضلية، احسب عدد الأزواج الملائمة بناءً على درجة الزوج.

ضع في الحسبان المناطق المحجوبة والممرات التي تسد المسارات. قم بتقليل العرض القابل للاستخدام حسب المساحة التي تشغلها حقول العبور أو الثقوب الميكانيكية.

B. تحديد عدد الطبقات من سعة الفجوة

إذا كان بإمكان طبقة واحدة حمل المسارات المطلوبة، فأنت بخير.

إذا لم يكن كذلك، أضف طبقة توجيه أخرى وتحقق مرة أخرى.

إذا كانت إضافة الطبقات غير ممكنة، ففكر في نقل الأجزاء أو تغيير الموصل أو تغيير استراتيجية التمدد في BGA.

سابعًا. تجميع كل ذلك معًا - التدفق العملي لتخطيط الطبقات

الخطوة 1. ضع قائمة بالقيود والأهداف

قم بإعداد قائمة مختصرة: عدد BGAs ودرجة ميلها، وعدد الموصلات، وعدد الشبكات عالية السرعة، وقائمة سكة الطاقة، وأهداف الأداء، والتكلفة المستهدفة.

الخطوة 2. ارسم مخططاً مبدئياً للمجموعة

ابدأ بطبقات الطاقة والأرضية اللازمة بالقرب من المركز. ضع طبقات الإشارة حولهما. استخدم أزواج من الطاقة/الأرضي حيثما تحتاج إلى مقاومة منخفضة.

الخطوة 3. تحقق من احتياجات الهروب من BGA

تحقق من كل BGA. إذا كنت بحاجة إلى المزيد من ممرات الهروب، فأضف طبقات إشارة أو غيّر بصمة BGA.

الخطوة 4. تحقق من قنوات التوجيه عالية السرعة

ضع علامة على جميع الشبكات عالية السرعة. احجز قنوات توجيه لها. إذا كانت القنوات ضيقة، قم بإضافة طبقات أو تغيير الموضع.

الخطوة 5. تحقق من الاختناقات

احسب سعة كل فجوة ضيقة. إذا كانت السعة غير كافية، أضف طبقات أو انقل الأشياء.

الخطوة 6. وضع اللمسات الأخيرة على المكدس والقواعد

إصلاح التكدس. ضبط عرض التتبع، والتباعد، وأهداف المعاوقة. تأكد من أن التصميم يتبع سوق دبي المالي.

الخطوة 7. التحقق من الصحة مع المهندسين والمصنع

قم بمراجعة التكديس مع صانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ومع مهندسي سلامة الإشارة. اطلب التعليقات والتعديلات المبكرة.

ثامناً. ملخص موجز

تخطيط الطبقات هو مزيج من الاحتياجات الكهربائية والتوجيه العملي. يمكنك تخطيط طبقات الطاقة والطبقات الأرضية بحيث تكون الطاقة مستقرة ومسارات العودة قصيرة. يمكنك تخطيط طبقات الإشارة بناءً على قنوات التوجيه، ودرجة BGA، وعمق الموصل، ومناطق عنق الزجاجة. إذا خططت جيدًا، فسيكون التوجيه أسهل وأكثر موثوقية. من وجهة نظر بسيطة، يشبه تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بناء مبنى طويل. خطة الطبقة هي الرسم. إذا كان الرسم صحيحًا، فسيتم البناء بسلاسة.