16-परत पीसीबी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए आवश्यक जटिलता और लचीलापन प्रदान करते हैं। इष्टतम बोर्ड प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए कुशल डिज़ाइन और स्टैकिंग अनुक्रमों और इंटरलेयर कनेक्शन विधियों का चयन महत्वपूर्ण है। इस लेख में, हम डिजाइनरों और इंजीनियरों को कुशल और विश्वसनीय 16-लेयर सर्किट बोर्ड बनाने में मदद करने के लिए विचारों, दिशानिर्देशों और सर्वोत्तम प्रथाओं का पता लगाएंगे।

1.16 परत पीसीबी स्टैकिंग अनुक्रम की मूल बातें समझना

1.1 स्टैकिंग ऑर्डर की परिभाषा और उद्देश्य

स्टैकिंग अनुक्रम उस व्यवस्था और क्रम को संदर्भित करता है जिसमें मल्टी-लेयर सर्किट बोर्ड बनाने के लिए तांबे और इंसुलेटिंग परतों जैसी सामग्रियों को एक साथ लेमिनेट किया जाता है। स्टैकिंग अनुक्रम सिग्नल परतों, पावर परतों, ग्राउंड परतों और अन्य महत्वपूर्ण घटकों के स्थान को निर्धारित करता है। ढेर।
स्टैकिंग अनुक्रम का मुख्य उद्देश्य बोर्ड के आवश्यक विद्युत और यांत्रिक गुणों को प्राप्त करना है। यह सर्किट बोर्ड की प्रतिबाधा, सिग्नल अखंडता, बिजली वितरण, थर्मल प्रबंधन और विनिर्माण व्यवहार्यता निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। स्टैकिंग अनुक्रम बोर्ड के समग्र प्रदर्शन, विश्वसनीयता और विनिर्माण क्षमता को भी प्रभावित करता है।

1.2 स्टैकिंग अनुक्रम डिज़ाइन को प्रभावित करने वाले कारक: स्टैकिंग अनुक्रम डिज़ाइन करते समय विचार करने के लिए कई कारक हैं

16-परत पीसीबी:

ए) विद्युत संबंधी विचार:उचित सिग्नल अखंडता, प्रतिबाधा नियंत्रण और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप में कमी सुनिश्चित करने के लिए सिग्नल, पावर और ग्राउंड प्लेन के लेआउट को अनुकूलित किया जाना चाहिए।
बी) थर्मल विचार:पावर और ग्राउंड प्लेन की नियुक्ति और थर्मल विअस को शामिल करने से गर्मी को प्रभावी ढंग से खत्म करने और घटक के इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान को बनाए रखने में मदद मिलती है।
ग) विनिर्माण बाधाएँ:चुने गए स्टैकिंग अनुक्रम को पीसीबी निर्माण प्रक्रिया की क्षमताओं और सीमाओं को ध्यान में रखना चाहिए, जैसे सामग्री उपलब्धता, परतों की संख्या, ड्रिल पहलू अनुपात,और संरेखण सटीकता।
घ) लागत अनुकूलन:आवश्यक प्रदर्शन और विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हुए सामग्री का चयन, परतों की संख्या और स्टैक-अप जटिलता परियोजना बजट के अनुरूप होनी चाहिए।

1.3 16-लेयर सर्किट बोर्ड स्टैकिंग अनुक्रमों के सामान्य प्रकार: 16-लेयर के लिए कई सामान्य स्टैकिंग अनुक्रम हैं

वांछित प्रदर्शन और आवश्यकताओं के आधार पर पीसीबी। कुछ सामान्य उदाहरणों में शामिल हैं:

ए) सममित स्टैकिंग अनुक्रम:इस अनुक्रम में अच्छी सिग्नल अखंडता, न्यूनतम क्रॉसस्टॉक और संतुलित गर्मी लंपटता प्राप्त करने के लिए बिजली और जमीन की परतों के बीच सिग्नल परतों को सममित रूप से रखना शामिल है।
बी) अनुक्रमिक स्टैकिंग अनुक्रम:इस क्रम में, सिग्नल परतें बिजली और जमीन की परतों के बीच क्रमिक रूप से होती हैं। यह परत व्यवस्था पर अधिक नियंत्रण प्रदान करता है और विशिष्ट सिग्नल अखंडता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए फायदेमंद है।
ग) मिश्रित स्टैकिंग क्रम:इसमें सममित और अनुक्रमिक स्टैकिंग ऑर्डर का संयोजन शामिल है। यह बोर्ड के विशिष्ट भागों के लिए लेआउट के अनुकूलन और अनुकूलन की अनुमति देता है।
घ) सिग्नल-संवेदनशील स्टैकिंग अनुक्रम:यह क्रम बेहतर शोर प्रतिरक्षा और अलगाव के लिए संवेदनशील सिग्नल परतों को ग्राउंड प्लेन के करीब रखता है।

2.16 परत पीसीबी स्टैकिंग अनुक्रम चयन के लिए मुख्य विचार：

2.1 सिग्नल अखंडता और शक्ति अखंडता विचार:

स्टैकिंग अनुक्रम का बोर्ड की सिग्नल अखंडता और पावर अखंडता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। सिग्नल विरूपण, शोर और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के जोखिम को कम करने के लिए सिग्नल और पावर/ग्राउंड प्लेन का उचित स्थान महत्वपूर्ण है। मुख्य विचारों में शामिल हैं:

क) सिग्नल परत प्लेसमेंट:कम-प्रेरकत्व वापसी पथ प्रदान करने और शोर युग्मन को कम करने के लिए उच्च गति सिग्नल परतों को ग्राउंड प्लेन के करीब रखा जाना चाहिए। सिग्नल तिरछापन और लंबाई मिलान को कम करने के लिए सिग्नल परतों को भी सावधानीपूर्वक बिछाया जाना चाहिए।
बी) पावर प्लेन वितरण:स्टैकिंग अनुक्रम को पावर अखंडता का समर्थन करने के लिए पर्याप्त पावर प्लेन वितरण सुनिश्चित करना चाहिए। वोल्टेज ड्रॉप, प्रतिबाधा विच्छेदन और शोर युग्मन को कम करने के लिए रणनीतिक रूप से पर्याप्त बिजली और ग्राउंड प्लेन को रखा जाना चाहिए।
ग) डिकूप्लिंग कैपेसिटर:पर्याप्त बिजली हस्तांतरण सुनिश्चित करने और बिजली आपूर्ति शोर को कम करने के लिए डिकूपिंग कैपेसिटर का उचित स्थान महत्वपूर्ण है। स्टैकिंग अनुक्रम को पावर और ग्राउंड विमानों को डिकूपिंग कैपेसिटर की निकटता और निकटता प्रदान करनी चाहिए।

2.2 थर्मल प्रबंधन और गर्मी अपव्यय:

सर्किट बोर्ड की विश्वसनीयता और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए कुशल थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है। स्टैकिंग क्रम में पावर और ग्राउंड प्लेन, थर्मल विअस और अन्य कूलिंग तंत्रों के उचित स्थान को ध्यान में रखना चाहिए। महत्वपूर्ण विचारों में शामिल हैं:

ए) पावर प्लेन वितरण:पूरे स्टैक में बिजली और ग्राउंड प्लेन का पर्याप्त वितरण संवेदनशील घटकों से सीधे गर्मी को दूर करने में मदद करता है और पूरे बोर्ड में समान तापमान वितरण सुनिश्चित करता है।
बी) थर्मल विअस:स्टैकिंग अनुक्रम को आंतरिक परत से बाहरी परत या हीट सिंक तक गर्मी अपव्यय की सुविधा के लिए प्लेसमेंट के माध्यम से प्रभावी थर्मल की अनुमति देनी चाहिए। यह स्थानीय हॉट स्पॉट को रोकने में मदद करता है और कुशल गर्मी अपव्यय सुनिश्चित करता है।
ग) घटक प्लेसमेंट:ओवरहीटिंग से बचने के लिए स्टैकिंग क्रम में हीटिंग घटकों की व्यवस्था और निकटता पर विचार करना चाहिए। हीट सिंक या पंखे जैसे शीतलन तंत्र के साथ घटकों के उचित संरेखण पर भी विचार किया जाना चाहिए।

2.3 विनिर्माण बाधाएँ और लागत अनुकूलन:

स्टैकिंग अनुक्रम को विनिर्माण बाधाओं और लागत अनुकूलन को ध्यान में रखना चाहिए, क्योंकि वे बोर्ड की व्यवहार्यता और सामर्थ्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विचारों में शामिल हैं:

क) सामग्री उपलब्धता:चयनित स्टैकिंग क्रम सामग्री की उपलब्धता और चयनित पीसीबी निर्माण प्रक्रिया के साथ उनकी अनुकूलता के अनुरूप होना चाहिए।
बी) परतों की संख्या और जटिलता:स्टैकिंग अनुक्रम को परतों की संख्या, ड्रिल पहलू अनुपात और संरेखण सटीकता जैसे कारकों को ध्यान में रखते हुए, चयनित पीसीबी निर्माण प्रक्रिया की बाधाओं के भीतर डिजाइन किया जाना चाहिए।
ग) लागत अनुकूलन:स्टैकिंग अनुक्रम को सामग्री के उपयोग को अनुकूलित करना चाहिए और आवश्यक प्रदर्शन और विश्वसनीयता से समझौता किए बिना विनिर्माण जटिलता को कम करना चाहिए। इसका लक्ष्य सामग्री अपशिष्ट, प्रक्रिया जटिलता और संयोजन से जुड़ी लागत को कम करना होना चाहिए।

2.4 परत संरेखण और सिग्नल क्रॉसस्टॉक:

स्टैकिंग अनुक्रम को परत संरेखण समस्याओं का समाधान करना चाहिए और सिग्नल क्रॉसस्टॉक को कम करना चाहिए जो सिग्नल अखंडता को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है। महत्वपूर्ण विचारों में शामिल हैं:

ए) सममित स्टैकिंग:बिजली और जमीन की परतों के बीच सिग्नल परतों की सममित स्टैकिंग युग्मन को कम करने और क्रॉसस्टॉक को कम करने में मदद करती है।
बी) विभेदक जोड़ी रूटिंग:स्टैकिंग अनुक्रम को उच्च गति अंतर संकेतों के कुशल रूटिंग के लिए सिग्नल परतों को ठीक से संरेखित करने की अनुमति देनी चाहिए। यह सिग्नल की अखंडता बनाए रखने और क्रॉसस्टॉक को कम करने में मदद करता है।
ग) सिग्नल पृथक्करण:स्टैकिंग अनुक्रम में क्रॉसस्टॉक और हस्तक्षेप को कम करने के लिए संवेदनशील एनालॉग और डिजिटल सिग्नल को अलग करने पर विचार करना चाहिए।

2.5 प्रतिबाधा नियंत्रण और आरएफ/माइक्रोवेव एकीकरण:

आरएफ/माइक्रोवेव अनुप्रयोगों के लिए, उचित प्रतिबाधा नियंत्रण और एकीकरण प्राप्त करने के लिए स्टैकिंग अनुक्रम महत्वपूर्ण है। मुख्य विचारों में शामिल हैं:

ए) नियंत्रित प्रतिबाधा:स्टैकिंग अनुक्रम को ट्रेस चौड़ाई, ढांकता हुआ मोटाई और परत व्यवस्था जैसे कारकों को ध्यान में रखते हुए नियंत्रित प्रतिबाधा डिजाइन की अनुमति देनी चाहिए। यह आरएफ/माइक्रोवेव सिग्नल के लिए सही सिग्नल प्रसार और प्रतिबाधा मिलान सुनिश्चित करता है।
बी) सिग्नल परत प्लेसमेंट:अन्य सिग्नलों के हस्तक्षेप को कम करने और बेहतर सिग्नल प्रसार प्रदान करने के लिए आरएफ/माइक्रोवेव सिग्नलों को रणनीतिक रूप से बाहरी परत के करीब रखा जाना चाहिए।
ग) आरएफ परिरक्षण:स्टैकिंग अनुक्रम में आरएफ/माइक्रोवेव सिग्नलों को हस्तक्षेप से अलग करने और सुरक्षित रखने के लिए जमीन और परिरक्षण परतों का उचित स्थान शामिल होना चाहिए।

3.इंटरलेयर कनेक्शन के तरीके

3.1 छिद्रों, अंधे छिद्रों और दबे हुए छिद्रों के माध्यम से:

विभिन्न परतों को जोड़ने के साधन के रूप में मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) डिजाइन में विया का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनमें पीसीबी की सभी परतों के माध्यम से छेद किए जाते हैं और विद्युत निरंतरता प्रदान करने के लिए उन्हें चढ़ाया जाता है। छेद के माध्यम से एक मजबूत विद्युत कनेक्शन प्रदान किया जाता है और इसे बनाना और मरम्मत करना अपेक्षाकृत आसान होता है। हालाँकि, उन्हें बड़े ड्रिल बिट आकार की आवश्यकता होती है, जो पीसीबी पर मूल्यवान स्थान लेते हैं और रूटिंग विकल्पों को सीमित करते हैं।
ब्लाइंड और दबे हुए विअस वैकल्पिक इंटरलेयर कनेक्शन विधियां हैं जो अंतरिक्ष उपयोग और रूटिंग लचीलेपन में लाभ प्रदान करती हैं।
ब्लाइंड विअस को पीसीबी सतह से ड्रिल किया जाता है और सभी परतों से गुजरे बिना आंतरिक परतों में समाप्त होता है। वे गहरी परतों को अप्रभावित रखते हुए आसन्न परतों के बीच कनेक्शन की अनुमति देते हैं। यह बोर्ड स्थान के अधिक कुशल उपयोग की अनुमति देता है और ड्रिल छेद की संख्या को कम करता है। दूसरी ओर, दबे हुए विया वे छेद होते हैं जो पूरी तरह से पीसीबी की आंतरिक परतों के भीतर घिरे होते हैं और बाहरी परतों तक विस्तारित नहीं होते हैं। वे बाहरी परतों को प्रभावित किए बिना आंतरिक परतों के बीच संबंध प्रदान करते हैं। दबे हुए वाया में थ्रू-होल और ब्लाइंड वाया की तुलना में अधिक जगह बचाने के फायदे हैं क्योंकि वे बाहरी परत में कोई जगह नहीं लेते हैं।
थ्रू होल्स, ब्लाइंड वियास और दबे हुए वियास का चुनाव पीसीबी डिज़ाइन की विशिष्ट आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। छेद के माध्यम से आमतौर पर सरल डिजाइनों में उपयोग किया जाता है या जहां मजबूती और मरम्मत की क्षमता प्राथमिक चिंताएं होती हैं। उच्च-घनत्व वाले डिज़ाइनों में जहां स्थान एक महत्वपूर्ण कारक है, जैसे कि हैंडहेल्ड डिवाइस, स्मार्टफोन और लैपटॉप, ब्लाइंड और दफन विया को प्राथमिकता दी जाती है।

3.2 माइक्रोपोर औरएचडीआई तकनीक:

माइक्रोविअस छोटे व्यास वाले छेद होते हैं (आमतौर पर 150 माइक्रोन से कम) जो पीसीबी में उच्च-घनत्व इंटरलेयर कनेक्शन प्रदान करते हैं। वे लघुकरण, सिग्नल अखंडता और रूटिंग लचीलेपन में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं।
माइक्रोविया को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: थ्रू-होल माइक्रोविया और ब्लाइंड माइक्रोविया। माइक्रोविया का निर्माण पीसीबी की ऊपरी सतह से छेद ड्रिल करके और सभी परतों के माध्यम से फैलाकर किया जाता है। ब्लाइंड माइक्रोविअस, जैसा कि नाम से पता चलता है, केवल विशिष्ट आंतरिक परतों तक फैलता है और सभी परतों में प्रवेश नहीं करता है।
हाई-डेंसिटी इंटरकनेक्ट (एचडीआई) एक ऐसी तकनीक है जो उच्च सर्किट घनत्व और प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए माइक्रोविया और उन्नत विनिर्माण तकनीकों का उपयोग करती है। एचडीआई तकनीक छोटे घटकों की नियुक्ति और सख्त रूटिंग की अनुमति देती है, जिसके परिणामस्वरूप छोटे फॉर्म कारक और उच्च सिग्नल अखंडता होती है। एचडीआई तकनीक लघुकरण, बेहतर सिग्नल प्रसार, कम सिग्नल विरूपण और बढ़ी हुई कार्यक्षमता के मामले में पारंपरिक पीसीबी तकनीक पर कई फायदे प्रदान करती है। यह कई माइक्रोविया के साथ बहुपरत डिजाइन की अनुमति देता है, जिससे इंटरकनेक्ट लंबाई कम हो जाती है और परजीवी कैपेसिटेंस और इंडक्शन कम हो जाता है।
एचडीआई तकनीक उच्च-आवृत्ति लैमिनेट्स और पतली ढांकता हुआ परतों जैसी उन्नत सामग्रियों के उपयोग को भी सक्षम बनाती है, जो आरएफ/माइक्रोवेव अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण हैं। यह बेहतर प्रतिबाधा नियंत्रण प्रदान करता है, सिग्नल हानि को कम करता है और विश्वसनीय हाई-स्पीड सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करता है।

3.3 इंटरलेयर कनेक्शन सामग्री और प्रक्रियाएं:

पीसीबी के अच्छे विद्युत प्रदर्शन, यांत्रिक विश्वसनीयता और विनिर्माण क्षमता सुनिश्चित करने के लिए इंटरलेयर कनेक्शन सामग्री और तकनीकों का चयन महत्वपूर्ण है। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली कुछ इंटरलेयर कनेक्शन सामग्री और तकनीकें हैं:

क) तांबा:तांबे का उपयोग इसकी उत्कृष्ट चालकता और सोल्डरबिलिटी के कारण पीसीबी की प्रवाहकीय परतों और विया में व्यापक रूप से किया जाता है। विश्वसनीय विद्युत कनेक्शन प्रदान करने के लिए इसे आमतौर पर छेद पर चढ़ाया जाता है।
बी) सोल्डरिंग:सोल्डरिंग तकनीक, जैसे वेव सोल्डरिंग या रिफ्लो सोल्डरिंग, का उपयोग अक्सर पीसीबी और अन्य घटकों पर छेद के बीच विद्युत कनेक्शन बनाने के लिए किया जाता है। वाया पर सोल्डर पेस्ट लगाएं और सोल्डर को पिघलाने और एक विश्वसनीय कनेक्शन बनाने के लिए गर्मी लगाएं।
ग) इलेक्ट्रोप्लेटिंग:इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंग या इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर जैसी इलेक्ट्रोप्लेटिंग तकनीकों का उपयोग चालकता बढ़ाने और अच्छे विद्युत कनेक्शन सुनिश्चित करने के लिए प्लेट वियास में किया जाता है।
घ) संबंध:चिपकने वाली बॉन्डिंग या थर्मोकम्प्रेशन बॉन्डिंग जैसी बॉन्डिंग तकनीकों का उपयोग स्तरित संरचनाओं को एक साथ जोड़ने और विश्वसनीय इंटरकनेक्शन बनाने के लिए किया जाता है।
ई) ढांकता हुआ सामग्री:पीसीबी स्टैकअप के लिए ढांकता हुआ सामग्री का चुनाव इंटरलेयर कनेक्शन के लिए महत्वपूर्ण है। उच्च आवृत्ति वाले लैमिनेट्स जैसे FR-4 या रोजर्स लैमिनेट्स का उपयोग अक्सर अच्छी सिग्नल अखंडता सुनिश्चित करने और सिग्नल हानि को कम करने के लिए किया जाता है।

3.4 क्रॉस-सेक्शनल डिज़ाइन और अर्थ:

पीसीबी स्टैकअप का क्रॉस-सेक्शनल डिज़ाइन परतों के बीच कनेक्शन के विद्युत और यांत्रिक गुणों को निर्धारित करता है। क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन के लिए मुख्य विचारों में शामिल हैं:

क) परत व्यवस्था:पीसीबी स्टैकअप के भीतर सिग्नल, पावर और ग्राउंड प्लेन की व्यवस्था सिग्नल अखंडता, पावर अखंडता और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) को प्रभावित करती है। पावर और ग्राउंड प्लेन के साथ सिग्नल परतों का उचित प्लेसमेंट और संरेखण शोर युग्मन को कम करने और कम इंडक्शन रिटर्न पथ सुनिश्चित करने में मदद करता है।
बी) प्रतिबाधा नियंत्रण:क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन को नियंत्रित प्रतिबाधा आवश्यकताओं को ध्यान में रखना चाहिए, विशेष रूप से उच्च गति डिजिटल या आरएफ/माइक्रोवेव सिग्नल के लिए। इसमें वांछित विशेषता प्रतिबाधा प्राप्त करने के लिए ढांकता हुआ सामग्री और मोटाई का उचित चयन शामिल है।
ग) थर्मल प्रबंधन:क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन को प्रभावी गर्मी अपव्यय और थर्मल प्रबंधन पर विचार करना चाहिए। पावर और ग्राउंड प्लेन, थर्मल विया और शीतलन तंत्र वाले घटकों (जैसे हीट सिंक) का उचित स्थान गर्मी को खत्म करने और इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान बनाए रखने में मदद करता है।
घ) यांत्रिक विश्वसनीयता:अनुभाग डिज़ाइन को यांत्रिक विश्वसनीयता पर विचार करना चाहिए, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जो थर्मल साइक्लिंग या यांत्रिक तनाव के अधीन हो सकते हैं। सामग्रियों का उचित चयन, बॉन्डिंग तकनीक और स्टैकअप कॉन्फ़िगरेशन पीसीबी की संरचनात्मक अखंडता और स्थायित्व सुनिश्चित करने में मदद करते हैं।

4. 16-लेयर पीसीबी के लिए डिज़ाइन दिशानिर्देश

4.1 परत आवंटन और वितरण:

16-लेयर सर्किट बोर्ड को डिज़ाइन करते समय, प्रदर्शन और सिग्नल अखंडता को अनुकूलित करने के लिए परतों को सावधानीपूर्वक आवंटित और वितरित करना महत्वपूर्ण है। यहां स्तरीय आवंटन के लिए कुछ दिशानिर्देश दिए गए हैं
और वितरण:

आवश्यक सिग्नल परतों की संख्या निर्धारित करें:
सर्किट डिज़ाइन की जटिलता और रूट किए जाने वाले सिग्नलों की संख्या पर विचार करें। सभी आवश्यक सिग्नलों को समायोजित करने के लिए पर्याप्त सिग्नल परतें आवंटित करें, पर्याप्त रूटिंग स्थान सुनिश्चित करें और अत्यधिक से बचेंभीड़। ग्राउंड और पावर प्लेन असाइन करें:
जमीन और बिजली के विमानों में कम से कम दो आंतरिक परतें निर्दिष्ट करें। एक ग्राउंड प्लेन संकेतों के लिए एक स्थिर संदर्भ प्रदान करने में मदद करता है और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) को कम करता है। पावर प्लेन एक कम-प्रतिबाधा बिजली वितरण नेटवर्क प्रदान करता है जो वोल्टेज ड्रॉप को कम करने में मदद करता है।
संवेदनशील सिग्नल परतें अलग करें:
अनुप्रयोग के आधार पर, हस्तक्षेप और क्रॉसस्टॉक को रोकने के लिए संवेदनशील या उच्च गति सिग्नल परतों को शोर या उच्च शक्ति परतों से अलग करना आवश्यक हो सकता है। यह उनके बीच समर्पित जमीन या बिजली विमानों को रखकर या अलगाव परतों का उपयोग करके किया जा सकता है।
सिग्नल परतें समान रूप से वितरित करें:
आसन्न सिग्नलों के बीच युग्मन को कम करने और सिग्नल की अखंडता बनाए रखने के लिए पूरे बोर्ड स्टैकअप में सिग्नल परतों को समान रूप से वितरित करें। इंटरलेयर क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए एक ही स्टैकअप क्षेत्र में सिग्नल परतों को एक दूसरे के बगल में रखने से बचें।
उच्च-आवृत्ति संकेतों पर विचार करें:
यदि आपके डिज़ाइन में उच्च-आवृत्ति सिग्नल शामिल हैं, तो ट्रांसमिशन लाइन प्रभाव को कम करने और प्रसार देरी को कम करने के लिए उच्च-आवृत्ति सिग्नल परतों को बाहरी परतों के करीब रखने पर विचार करें।

4.2 रूटिंग और सिग्नल रूटिंग:

उचित सिग्नल अखंडता सुनिश्चित करने और हस्तक्षेप को कम करने के लिए रूटिंग और सिग्नल ट्रेस डिज़ाइन महत्वपूर्ण हैं। यहां 16-लेयर सर्किट बोर्डों पर लेआउट और सिग्नल रूटिंग के लिए कुछ दिशानिर्देश दिए गए हैं:

उच्च-वर्तमान संकेतों के लिए व्यापक निशान का उपयोग करें:
ऐसे सिग्नलों के लिए जो उच्च धारा प्रवाहित करते हैं, जैसे कि बिजली और ग्राउंड कनेक्शन, प्रतिरोध और वोल्टेज ड्रॉप को कम करने के लिए व्यापक निशान का उपयोग करें।
उच्च गति संकेतों के लिए मिलान प्रतिबाधा:
उच्च गति संकेतों के लिए, सुनिश्चित करें कि प्रतिबिंब और सिग्नल क्षीणन को रोकने के लिए ट्रेस प्रतिबाधा ट्रांसमिशन लाइन की विशेषता प्रतिबाधा से मेल खाती है। नियंत्रित प्रतिबाधा डिज़ाइन तकनीकों का उपयोग करें और ट्रेस चौड़ाई की सही गणना करें।
ट्रेस लंबाई और क्रॉसओवर पॉइंट कम से कम करें:
ट्रेस लंबाई को यथासंभव कम रखें और परजीवी कैपेसिटेंस, इंडक्शन और हस्तक्षेप को कम करने के लिए क्रॉसओवर पॉइंट की संख्या कम करें। लंबे, जटिल निशानों से बचने के लिए घटक प्लेसमेंट को अनुकूलित करें और समर्पित रूटिंग परतों का उपयोग करें।
उच्च गति और निम्न गति सिग्नल को अलग करें:
उच्च गति सिग्नलों पर शोर के प्रभाव को कम करने के लिए उच्च गति और निम्न गति संकेतों को अलग करें। समर्पित सिग्नल परतों पर हाई-स्पीड सिग्नल लगाएं और उन्हें हाई-पावर या शोर वाले घटकों से दूर रखें।
उच्च गति सिग्नलों के लिए विभेदक युग्मों का उपयोग करें:
शोर को कम करने और हाई-स्पीड डिफरेंशियल सिग्नल के लिए सिग्नल अखंडता बनाए रखने के लिए, डिफरेंशियल पेयर रूटिंग तकनीकों का उपयोग करें। सिग्नल तिरछापन और क्रॉसस्टॉक को रोकने के लिए अंतर युग्मों की प्रतिबाधा और लंबाई का मिलान रखें।

4.3 ग्राउंड लेयर और पावर लेयर वितरण:

अच्छी बिजली अखंडता प्राप्त करने और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने के लिए जमीन और बिजली विमानों का उचित वितरण महत्वपूर्ण है। यहां 16-लेयर सर्किट बोर्डों पर ग्राउंड और पावर प्लेन असाइनमेंट के लिए कुछ दिशानिर्देश दिए गए हैं:

समर्पित ज़मीन और बिजली विमान आवंटित करें:
समर्पित ज़मीन और बिजली विमानों के लिए कम से कम दो आंतरिक परतें आवंटित करें। यह ग्राउंड लूप को कम करने, ईएमआई को कम करने और उच्च-आवृत्ति संकेतों के लिए कम-प्रतिबाधा रिटर्न पथ प्रदान करने में मदद करता है।
अलग डिजिटल और एनालॉग ग्राउंड प्लेन:
यदि डिज़ाइन में डिजिटल और एनालॉग अनुभाग हैं, तो प्रत्येक अनुभाग के लिए अलग-अलग ग्राउंड प्लेन रखने की अनुशंसा की जाती है। यह डिजिटल और एनालॉग अनुभागों के बीच शोर युग्मन को कम करने में मदद करता है और सिग्नल अखंडता में सुधार करता है।
ग्राउंड और पावर प्लेन को सिग्नल प्लेन के करीब रखें:
लूप क्षेत्र को न्यूनतम करने और शोर को कम करने के लिए ग्राउंड और पावर विमानों को उन सिग्नल विमानों के करीब रखें जिन्हें वे फीड करते हैं।
बिजली विमानों के लिए एकाधिक vias का उपयोग करें:
बिजली को समान रूप से वितरित करने और पावर प्लेन प्रतिबाधा को कम करने के लिए पावर विमानों को जोड़ने के लिए एकाधिक vias का उपयोग करें। इससे आपूर्ति वोल्टेज में गिरावट को कम करने में मदद मिलती है और बिजली अखंडता में सुधार होता है।
पावर विमानों में संकीर्ण गर्दन से बचें:
पावर प्लेन में संकीर्ण गर्दन से बचें क्योंकि वे करंट भीड़ का कारण बन सकते हैं और प्रतिरोध बढ़ा सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वोल्टेज में गिरावट और पावर प्लेन की अक्षमताएं हो सकती हैं। विभिन्न विद्युत समतल क्षेत्रों के बीच मजबूत कनेक्शन का उपयोग करें।

4.4 थर्मल पैड और प्लेसमेंट के माध्यम से:

गर्मी को प्रभावी ढंग से नष्ट करने और घटकों को ज़्यादा गरम होने से रोकने के लिए थर्मल पैड और विअस का उचित स्थान महत्वपूर्ण है। यहां थर्मल पैड और 16-लेयर सर्किट बोर्ड पर प्लेसमेंट के लिए कुछ दिशानिर्देश दिए गए हैं:

गर्मी पैदा करने वाले घटकों के नीचे थर्मल पैड रखें:
गर्मी पैदा करने वाले घटक (जैसे पावर एम्पलीफायर या हाई-पावर आईसी) की पहचान करें और थर्मल पैड को सीधे उसके नीचे रखें। ये थर्मल पैड गर्मी को आंतरिक थर्मल परत में स्थानांतरित करने के लिए एक सीधा थर्मल पथ प्रदान करते हैं।
गर्मी अपव्यय के लिए एकाधिक थर्मल विअस का उपयोग करें:
कुशल ताप अपव्यय प्रदान करने के लिए थर्मल परत और बाहरी परत को जोड़ने के लिए एकाधिक थर्मल विअस का उपयोग करें। समान ताप वितरण प्राप्त करने के लिए इन विअस को थर्मल पैड के चारों ओर एक क्रमबद्ध पैटर्न में रखा जा सकता है।
थर्मल प्रतिबाधा और परत स्टैकअप पर विचार करें:
थर्मल विअस को डिज़ाइन करते समय, बोर्ड सामग्री और परत स्टैकअप के थर्मल प्रतिबाधा पर विचार करें। थर्मल प्रतिरोध को कम करने और गर्मी अपव्यय को अधिकतम करने के लिए आकार और रिक्ति के माध्यम से अनुकूलन करें।

4.5 घटक प्लेसमेंट और सिग्नल अखंडता:

सिग्नल की अखंडता बनाए रखने और हस्तक्षेप को कम करने के लिए उचित घटक प्लेसमेंट महत्वपूर्ण है। 16-लेयर सर्किट बोर्ड पर घटकों को रखने के लिए यहां कुछ दिशानिर्देश दिए गए हैं:

समूह से संबंधित घटक:
समूह से संबंधित घटक जो एक ही उपप्रणाली का हिस्सा हैं या जिनमें मजबूत विद्युत परस्पर क्रिया होती है। यह ट्रेस लंबाई को कम करता है और सिग्नल क्षीणन को कम करता है।
उच्च गति वाले घटकों को पास रखें:
ट्रेस लंबाई को कम करने और उचित सिग्नल अखंडता सुनिश्चित करने के लिए उच्च गति वाले घटकों, जैसे उच्च-आवृत्ति ऑसिलेटर या माइक्रोकंट्रोलर को एक-दूसरे के करीब रखें।
महत्वपूर्ण संकेतों की ट्रेस लंबाई कम करें:
प्रसार विलंब और सिग्नल क्षीणन को कम करने के लिए महत्वपूर्ण संकेतों की ट्रेस लंबाई को कम करें। इन घटकों को यथासंभव पास-पास रखें।
संवेदनशील घटकों को अलग करें:
हस्तक्षेप को कम करने और सिग्नल अखंडता बनाए रखने के लिए उच्च-शक्ति या शोर वाले घटकों से शोर-संवेदनशील घटकों, जैसे एनालॉग घटकों या निम्न-स्तरीय सेंसर को अलग करें।
डिकॉउलिंग कैपेसिटर पर विचार करें:
स्वच्छ बिजली प्रदान करने और वोल्टेज के उतार-चढ़ाव को कम करने के लिए डिकॉउलिंग कैपेसिटर को प्रत्येक घटक के पावर पिन के जितना संभव हो उतना करीब रखें। ये कैपेसिटर बिजली आपूर्ति को स्थिर करने और शोर युग्मन को कम करने में मदद करते हैं।

5. स्टैक-अप डिज़ाइन के लिए सिमुलेशन और विश्लेषण उपकरण

5.1 3डी मॉडलिंग और सिमुलेशन सॉफ्टवेयर:

3डी मॉडलिंग और सिमुलेशन सॉफ्टवेयर स्टैकअप डिजाइन के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है क्योंकि यह डिजाइनरों को पीसीबी स्टैकअप का आभासी प्रतिनिधित्व बनाने की अनुमति देता है। सॉफ़्टवेयर परतों, घटकों और उनकी भौतिक अंतःक्रियाओं की कल्पना कर सकता है। स्टैकअप का अनुकरण करके, डिजाइनर सिग्नल क्रॉसस्टॉक, ईएमआई और यांत्रिक बाधाओं जैसे संभावित मुद्दों की पहचान कर सकते हैं। यह घटकों की व्यवस्था को सत्यापित करने और समग्र पीसीबी डिज़ाइन को अनुकूलित करने में भी मदद करता है।

5.2 सिग्नल अखंडता विश्लेषण उपकरण:

पीसीबी स्टैकअप के विद्युत प्रदर्शन का विश्लेषण और अनुकूलन करने के लिए सिग्नल अखंडता विश्लेषण उपकरण महत्वपूर्ण हैं। ये उपकरण प्रतिबाधा नियंत्रण, सिग्नल प्रतिबिंब और शोर युग्मन सहित सिग्नल व्यवहार का अनुकरण और विश्लेषण करने के लिए गणितीय एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं। सिमुलेशन और विश्लेषण करके, डिज़ाइनर डिज़ाइन प्रक्रिया की शुरुआत में ही संभावित सिग्नल अखंडता मुद्दों की पहचान कर सकते हैं और विश्वसनीय सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक समायोजन कर सकते हैं।

5.3 थर्मल विश्लेषण उपकरण:

थर्मल विश्लेषण उपकरण पीसीबी के थर्मल प्रबंधन का विश्लेषण और अनुकूलन करके स्टैकअप डिजाइन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये उपकरण स्टैक की प्रत्येक परत के भीतर गर्मी अपव्यय और तापमान वितरण का अनुकरण करते हैं। बिजली अपव्यय और गर्मी हस्तांतरण पथों को सटीक रूप से मॉडलिंग करके, डिजाइनर गर्म स्थानों की पहचान कर सकते हैं, तांबे की परतों और थर्मल विअस के स्थान को अनुकूलित कर सकते हैं, और महत्वपूर्ण घटकों की उचित शीतलन सुनिश्चित कर सकते हैं।

5.4 विनिर्माण क्षमता के लिए डिज़ाइन:

विनिर्माण क्षमता के लिए डिज़ाइन स्टैकअप डिज़ाइन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। ऐसे कई प्रकार के सॉफ़्टवेयर उपकरण उपलब्ध हैं जो यह सुनिश्चित करने में सहायता कर सकते हैं कि चयनित स्टैक-अप को कुशलतापूर्वक निर्मित किया जा सकता है। ये उपकरण सामग्री की उपलब्धता, परत की मोटाई, विनिर्माण प्रक्रिया और विनिर्माण लागत जैसे कारकों को ध्यान में रखते हुए वांछित स्टैकअप प्राप्त करने की व्यवहार्यता पर प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। वे डिजाइनरों को विनिर्माण को सरल बनाने, देरी के जोखिम को कम करने और पैदावार बढ़ाने के लिए स्टैकिंग को अनुकूलित करने के लिए सूचित निर्णय लेने में मदद करते हैं।

6. 16-लेयर पीसीबी के लिए चरण-दर-चरण डिज़ाइन प्रक्रिया

6.1 प्रारंभिक आवश्यकताएँ संग्रह:

इस चरण में, 16-लेयर पीसीबी डिज़ाइन के लिए सभी आवश्यक आवश्यकताओं को इकट्ठा करें। पीसीबी की कार्यक्षमता, आवश्यक विद्युत प्रदर्शन, यांत्रिक बाधाओं और किसी भी विशिष्ट डिजाइन दिशानिर्देश या मानकों को समझें जिनका पालन करने की आवश्यकता है।

6.2 घटक आवंटन और व्यवस्था:

आवश्यकताओं के अनुसार, पीसीबी पर घटकों को आवंटित करें और उनकी व्यवस्था निर्धारित करें। सिग्नल अखंडता, थर्मल विचार और यांत्रिक बाधाओं जैसे कारकों पर विचार करें। विद्युत विशेषताओं के आधार पर घटकों को समूहित करें और हस्तक्षेप को कम करने और सिग्नल प्रवाह को अनुकूलित करने के लिए उन्हें रणनीतिक रूप से बोर्ड पर रखें।

6.3 स्टैक-अप डिज़ाइन और परत वितरण:

16-लेयर पीसीबी के लिए स्टैक-अप डिज़ाइन निर्धारित करें। उपयुक्त सामग्री का चयन करने के लिए ढांकता हुआ स्थिरांक, तापीय चालकता और लागत जैसे कारकों पर विचार करें। विद्युत आवश्यकताओं के अनुसार सिग्नल, पावर और ग्राउंड प्लेन आवंटित करें। संतुलित स्टैक सुनिश्चित करने और सिग्नल अखंडता में सुधार करने के लिए ग्राउंड और पावर प्लेन को सममित रूप से रखें।

6.4 सिग्नल रूटिंग और रूटिंग अनुकूलन:

इस चरण में, उचित प्रतिबाधा नियंत्रण, सिग्नल अखंडता सुनिश्चित करने और सिग्नल क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए सिग्नल ट्रेस को घटकों के बीच रूट किया जाता है। महत्वपूर्ण संकेतों की लंबाई को कम करने, संवेदनशील निशानों को पार करने से बचने और उच्च गति और कम गति वाले संकेतों के बीच अलगाव बनाए रखने के लिए रूटिंग को अनुकूलित करें। आवश्यकता पड़ने पर विभेदक युग्मों और नियंत्रित प्रतिबाधा रूटिंग तकनीकों का उपयोग करें।

6.5 इंटरलेयर कनेक्शन और प्लेसमेंट के माध्यम से:

परतों के बीच कनेक्टिंग वाया के स्थान की योजना बनाएं। परत संक्रमण और घटक कनेक्शन के आधार पर उपयुक्त प्रकार का निर्धारण करें, जैसे छेद या अंधा छेद के माध्यम से। सिग्नल प्रतिबिंब, प्रतिबाधा असंततता को कम करने और पीसीबी पर समान वितरण बनाए रखने के लिए लेआउट के माध्यम से अनुकूलन करें।

6.6 अंतिम डिज़ाइन सत्यापन और सिमुलेशन:

विनिर्माण से पहले, अंतिम डिज़ाइन सत्यापन और सिमुलेशन किया जाता है। सिग्नल अखंडता, पावर अखंडता, थर्मल व्यवहार और विनिर्माण क्षमता के लिए पीसीबी डिज़ाइन का विश्लेषण करने के लिए सिमुलेशन टूल का उपयोग करें। प्रारंभिक आवश्यकताओं के अनुसार डिज़ाइन को सत्यापित करें और प्रदर्शन को अनुकूलित करने और विनिर्माण क्षमता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक समायोजन करें।
डिज़ाइन प्रक्रिया के दौरान अन्य हितधारकों जैसे इलेक्ट्रिकल इंजीनियरों, मैकेनिकल इंजीनियरों और विनिर्माण टीमों के साथ सहयोग और संवाद करें ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सभी आवश्यकताएं पूरी हों और संभावित मुद्दों का समाधान हो। फीडबैक और सुधारों को शामिल करने के लिए डिज़ाइनों की नियमित रूप से समीक्षा करें और उन्हें दोहराएँ।

7.उद्योग की सर्वोत्तम प्रथाएं और केस स्टडीज

7.1 16-लेयर पीसीबी डिज़ाइन के सफल मामले:

केस स्टडी 1:शेन्ज़ेन कैपेल टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड ने हाई-स्पीड नेटवर्क उपकरण के लिए 16-लेयर पीसीबी को सफलतापूर्वक डिजाइन किया है। सिग्नल अखंडता और बिजली वितरण पर सावधानीपूर्वक विचार करके, वे बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करते हैं और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करते हैं। उनकी सफलता की कुंजी नियंत्रित प्रतिबाधा रूटिंग तकनीक का उपयोग करके पूरी तरह से अनुकूलित स्टैक-अप डिज़ाइन है।

केस स्टडी 2:शेन्ज़ेन कैपेल टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड ने एक जटिल चिकित्सा उपकरण के लिए 16-परत पीसीबी डिजाइन किया। सतह माउंट और थ्रू-होल घटकों के संयोजन का उपयोग करके, उन्होंने एक कॉम्पैक्ट लेकिन शक्तिशाली डिज़ाइन प्राप्त किया। सावधानीपूर्वक घटक प्लेसमेंट और कुशल रूटिंग उत्कृष्ट सिग्नल अखंडता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।

7.2 असफलताओं से सीखें और नुकसान से बचें:

केस स्टडी 1:कुछ पीसीबी निर्माताओं को संचार उपकरणों के 16-लेयर पीसीबी डिज़ाइन में सिग्नल अखंडता समस्याओं का सामना करना पड़ा। विफलता के कारणों में प्रतिबाधा नियंत्रण पर अपर्याप्त विचार और उचित ग्राउंड प्लेन वितरण की कमी थी। सीखा गया सबक सिग्नल अखंडता आवश्यकताओं का सावधानीपूर्वक विश्लेषण करना और सख्त प्रतिबाधा नियंत्रण डिजाइन दिशानिर्देशों को लागू करना है।

केस स्टडी 2:डिज़ाइन जटिलता के कारण कुछ पीसीबी निर्माताओं को 16-परत पीसीबी के साथ विनिर्माण चुनौतियों का सामना करना पड़ा। ब्लाइंड विया और सघन रूप से पैक किए गए घटकों के अत्यधिक उपयोग से विनिर्माण और संयोजन में कठिनाइयाँ आती हैं। सीखा गया सबक चुने हुए पीसीबी निर्माता की क्षमताओं को देखते हुए डिजाइन जटिलता और विनिर्माण क्षमता के बीच संतुलन बनाना है।

16-लेयर पीसीबी डिज़ाइन में खामियों और कमियों से बचने के लिए, यह महत्वपूर्ण है:

क. डिज़ाइन की आवश्यकताओं और बाधाओं को अच्छी तरह से समझें।
बी.स्टैक्ड कॉन्फ़िगरेशन जो सिग्नल अखंडता और बिजली वितरण को अनुकूलित करते हैं। सी. प्रदर्शन को अनुकूलित करने और विनिर्माण को सरल बनाने के लिए घटकों को सावधानीपूर्वक वितरित और व्यवस्थित करें।
घ. उचित रूटिंग तकनीक सुनिश्चित करें, जैसे प्रतिबाधा को नियंत्रित करना और ब्लाइंड विया के अत्यधिक उपयोग से बचना।
ई.इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल इंजीनियरों और विनिर्माण टीमों सहित डिजाइन प्रक्रिया में शामिल सभी हितधारकों के साथ प्रभावी ढंग से सहयोग और संवाद करें।
च.विनिर्माण से पहले संभावित मुद्दों की पहचान करने और उन्हें ठीक करने के लिए व्यापक डिजाइन सत्यापन और सिमुलेशन करें।