AC girişi olan AC ve DC güç bölümleri arasındaki ayrım. Bu tür bölümlendirme, yüzey katmanının altında bir güç düzlemi bulunan 4 katmanlı bir kartta uygundur. Yüksek katman sayımlı bir karttaki alternatif, özel bir analog güç/toprak düzlemi seti yerleştirmektir.

 

Her katmanın kartın performansında oynayacağı benzersiz bir rol vardır. Devre tasarımının gereksinimleri PCB yığınını büyük ölçüde belirleyecektir. Elektromanyetik girişimin de karar vermede oynayacağı bir rol vardır. 

 

Güç dağıtımı ve sinyal kalitesi, toprak ve güç katmanlarının doğru yerleşimine güçlü bir şekilde bağlıdır. Katmanların sıralanması, baskılı devre kartının performansına eşit derecede katkıda bulunabilir. Örneğin, PCB yığınının ortasındaki sinyal katmanları daha az parazit ve gürültüyü garanti eder. 

 

PCB yığınını belirlerken doğru malzemeleri ve kalınlığı seçmek de önemlidir. Sinyalin yerleşimi de optimize edilmelidir.

 

Tasarım ihtiyaçlarına bağlı olarak, bir PCB yığını için malzemeler değişir. Bu malzemelerin kullanımı, sırası, adedi, Er değeri, üretici toleransları önem kazanır.

 

Üreticilerin tipik bir yığında kullandığı yaygın malzemelerden bazıları şunlardır: 

​

• Substrat: bu, baskılı devre kartının temelidir. Bu nedenle, devrenin ihtiyaç duyduğu sağlam mekanik desteği sunar. FR-4, düşük maliyeti, etkileyici elektriksel özellikleri ve yüksek mukavemeti nedeniyle bir substrat için yaygın bir seçimdir.

• Bakır folyo: baskılı devre kartındaki iletken izler, bakır folyonun etkinliğini kullanır. Alt tabakaya lamine edilir. Sonuç olarak, bu, devrenin büyük ölçüde dayandığı iletken yollar oluşturur.

• Dielektrik malzeme: dielektrik malzemeler basitçe baskılı devre kartının iletken katmanlarını yalıtır. Bu, katmanlar arasında bir ayrım oluşturur. PTFE ve poliimid en yaygın dielektrik malzemelerdir.

• Lehim maskesi: bu bakır izlerinin üzerine yerleştirilir. Oksitlenmeyi önler ve iletken yollar arasında yalıtım sağlar.

• Yüzey kaplama malzemesi: baskılı devre kartının açık bakır yüzeylerine ince bir malzeme tabakası uygulanır. Bu, lehimlemeyi kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda korozyonu da önler. Yüzey kaplama malzemesi olarak kullanılan tipik malzemelerden bazıları nikel, kalay, altın ve gümüştür.

​

Katman sayısı, bir PCB yığınının ne kadar kalın olacağını belirleyecektir. Diğer belirleyici faktörler arasında kullanılan malzeme türü ve her katmanın sahip olduğu kalınlık yer alır. 2 katmanlı bir kart için tipik bir baskılı devre kartı yığını 0,8 mm ile 1,6 mm arasında değişir. 4 katmanlı bir kart 0,8 mm ile 2,4 mm arasında kalınlıkta olabilir. 

 

Kullanılan malzemelere bağlı olarak kalınlık da değişebilir. Örneğin, FR-4 malzeme kullanıldığında kalınlık 0,1 mm ile 0,2 mm arasında değişebilir. Genellikle daha kalın olan poliimid, kalınlığı 0,025 mm ile 0,075 mm arasında değiştirebilir. 

 

Kalınlık, baskılı devre kartının rolünü ne kadar iyi yerine getirdiğini etkileyebilir. Sinyal bütünlüğü ve empedans gibi özellikler PCB' nin kalınlığına bağlıdır . Belirtilen uygulamanız için doğru kalınlık seviyesine sahip olduğunuzdan emin olun.

​

CİLT ETKİSİ (SKIN EFFECT)

Ayrıca, "cilt etkisi" nedeniyle, yüksek frekanslı akımlar bir iletkene nüfuz edemez ve bu nedenle, yüksek frekansta iletkenlerdeki tüm akımlar yüzey akımlarıdır. Bu etki, 1 oz için 30 MHz'in üzerindeki tüm frekanslarda meydana gelecektir. Bu nedenle, bir PCB'deki bir düzlem gerçekten bir iletken değil, iki iletkendir. Düzlemin üst yüzeyinde bir akım olacaktır ve düzlemin alt yüzeyinde farklı bir akım olabilir veya hiç akım olmayabilir.

Sinyal tabakası kalınlığı ve cilt etkisi (skin effect)

• Modern tasarımlardaki neredeyse tüm sinyal katmanları, cilt etkisi kaybı ve cilt derinliği, sinyal izlerinin ne kadar kalın olması gerektiğini belirleyecek kadar hızlı sinyallere sahiptir.

• "Deri etkisi (skin effect)", akımın bir iletkenin içinden geçmek yerine yüzeyine yakın bir yerde aktığı yüksek frekanslardaki iletkenlerdeki akım akışının davranışıdır.

​

SADECE "KATMAN SAYISI" ÖNEMLİ FAKTÖR OLARAK KABUL EDİLİR Mİ?

Genellikle katman sayısı dışında fazla dikkate alınmaz. Çoğu durumda, diğer üç faktör şu şekildedir:

 

-Katmanlar arası boşluk,

-Katmanların sırası ve,

-Düzlem (Plane) tipi,

 

Başlıkları eşit öneme sahiptir. Katmanlar arasındaki boşluk sorunu bazen PCB tasarımcısı tarafından bile bilinmemektedir.

​

KATMAN SAYISI

Katman sayısına karar verirken aşağıdakiler dikkate alınmalıdır:

• Yönlendirilecek(routed) sinyallerin sayısı ve maliyeti

• Frekans, sinyallerin hızı

• A Sınıfı veya B Sınıfı emisyon gereksinimleri

• Korumalı(shielded) veya korumasız(unshielded) bir muhafaza içinde PCB

• Tasarım ekibinin EMC mühendislik uzmanlığı

 

PCB Yığını Nasıl Hesaplanır sorusuna gelelim; bu, PCB için gereken katman sayısını belirlemekle ilgilidir. Ayrıca her katman için kullanılan malzemelere ve her katmanın kalınlığına bakmakla ilgilidir. İzlemeniz gereken adımlar şunları içerir:

1. Devre karmaşıklığına ve sinyal yönlendirmesine bağlı olarak gereken katman sayısını bulun.
2. Her katmanın ne kadar kalın olması gerektiğini öğrenin.
3. Malzemeleri seçin.
4. Katmanları düzenleyin.
5. Tüm PCB yığınının ne kadar kalın olduğunu belirleyin.
6. PCB yığını tasarımını karşı kontrol edin.

​

PCB İçin Stackup Nasıl Tasarlanır; baskılı devre kartı için bir stackup tasarlarken atılacak adımlar şunlardır:

1. Kaç katmana ihtiyaç olduğunu bulun.
2. Her katmanın kalınlığının ne olması gerektiğini bulun.
3. Yönlendirme ihtiyaçlarını belirleyin.
4. Üretilebilirliği not edin.
5. Tasarımı kontrol etmek için simülasyonu kullanın.

​

Tipik bir PCB yığınının örneği şöyledir:

• Birinci Katman : En üst katman sinyal izleri.

• İkinci Katman : Toprak düzlemi.

• Üçüncü Katman : Sinyal düzlemi.

• Dördüncü Katman : Güç düzlemi.

• Beşinci Katman : Alt katman sinyal izleri.

​

SADECE "SINYAL SAYISI VE MALIYET" ÖNEMLI FAKTÖR OLARAK KABUL EDILEBİLİR Mİ?

Genellikle sadece ilk öğe: "Yönlendirilecek sinyallerin sayısı ve maliyet" dikkate alınır. Ancak son uygulama için kullanılan frekans, emisyon gereksinimlerinin türü ve muhafaza türü de çok önemlidir.

 

Doğru PCB yığınını seçmek önemlidir çünkü güvenilirliği ve performansı belirler. PCB yığınını seçerken bazı önemli ipuçları şunlardır:

 

• PCB montajını düşünün ; montajın kolaylığı PCB yığınına bağlı olacaktır.

• EMC/EMI – yığınlama, PCB' den gelen radyasyonu ve dış kuvvetlerden kaynaklanan herhangi bir girişimi azaltmalıdır.

• Termal yönetim – PCB yığını, termal yönetim özelliklerini etkileyecektir.

• Üretim maliyeti – Farklı PCB yığınlama oluşumlarının farklı fiyatları vardır.

• Mekanik sınırlamalar – yığın tasarımı boyut, şekil ve ağırlık gibi faktörlerden etkilenecektir.

• Güç bütünlüğü – toprak ve güç düzlemleri için düşük empedanslı yollar olmalıdır.

• Sinyal bütünlüğü – bu, bir PCB yığını seçerken önemli bir faktördür. Azaltılmış çapraz konuşma(crosstalk) ve sinyal yansımaları olduğundan emin olun.

​

ÇOK KATMANLI 15dB DAHA AZ RADYASYON

 GND ve / veya PWR düzlemlerini kullanan çok katmanlı kartlar, iki katmanlı PCB'ler üzerinde yayılan emisyonda önemli bir azalma sağlar.

 

Genel bir kural:

 

"Dört katmanlı bir kart, iki katmanlı bir PCB' den 15dB daha az radyasyon üretecektir".

 

ML PCB' nin (çok katmanlı PCB) daha az radyasyon üretmesinin nedeni:

 

İlk olarak; ML (çok katmanlı/ multi-layers), sinyallerin bir mikro şerit veya şerit çizgisi konfigürasyonunda yönlendirilmesine izin verir.

​

İkinci olarak; GND düzlemi, GND empedansını ve dolayısıyla GND gürültüsünü önemli ölçüde azaltır.