قسمت شانزدهم : لایه‌های PCB و طراحی برد چند لایه

قسمت شانزدهم : لایه‌های PCB و طراحی برد چند لایه

قسمت شانزدهم : لایه‌های PCB و طراحی برد چند لایه
قسمت شانزدهم : لایه‌های PCB و طراحی برد چند لایه

در قسمت پانزدهم ( سیگنال دیفرانسیلی ) آموزش آلتیوم دیزاینر به مبحث سیگنال‌ دیفرانسیلی (زوج تفاضلی) ، مزایا و ملاحظات آن پرداختیم. در این قسمت به معرفی لایه‌های مختلف PCB و طراحی برد چند لایه می‌پردازیم. با سیسوگ همراه باشید.

 

اگر به نوار پایین صفحه آلتیوم یا لایه‌های موجود در صفحه Configuration دقت کنید، متوجه می‌شوید علاوه بر لایه Top و لایه Bottom لایه‌های دیگری را نیز نمایش می‌دهد. اما این‌ لایه‌ چه کاربردی دارند؟

اجازه بدید قبل از اینکه بریم سراغ بردهای چند لایه، لایه‌های معمول در PCB را معرفی کنیم:

لایه‌های PCB

لایه راهنما Bottom Overlay/Top Overlay :

دقت کردید روی بردهای آماده (شرکت‌های سازنده محصول) کنار هر المان نام و شماره آن ذکر شده که معمولاً از رنگ سفید برای چاپ استفاده شده؟ به این نوشته‌ها چاپ راهنما گفته می‌شود که در هنگام طراحی PCB باید در لایه خاصی تحت عنوان لایه Bottom Overlay / Top Overlay نوشته شود. در هنگام سفارش PCB برای شرکت چاپ PCB مشخص می‌نمایید که “چاپ قطعات” را نیاز دارید.

علاوه بر نام المان می‌توان لوگو، نام برد و هر متن راهنمایی را روی برد نوشت بدون اینکه خللی برای المان‌ها و ترک‌ها ایجاد شود. اما در هنگام نوشتن این اطلاعات باید این نکته را رعایت نمود که چاپ راهنما روی پدها و زیر المان‌ها قرار نگیرد. چون بعد از مونتاژ خوانا نیست و هم‌چنین اگر چاپ راهنما روی پد قرار گرفته باشید لحیم به خوبی به پد نمی‌چسبد و ممکن است دردسر برایتان درست کند! در این صورت یا باید لحیم سردی را بپذیرید و یا آن را بتراشید 😁

 

نمونه‌ای از چاپ راهنما (چاپ سفید) را می‌توانید در تصویر زیر ببینید:

 

لایه راهنما Bottom Overlay/Top Overlay

 

لایه راهنما Bottom Overlay/Top Overlay

 

لایه محافظ قلع کاری Solder Mask :

بردهای رنگی را دیده‌اید؟ مثلا سبز، آبی، مشکی، سفید یا حتی قرمز. بردهایی که به عنوان برد تست سفارش می‌دهیم فقط لایه‌های سیگنال را دارند. اما این‌ بردهای رنگی با لایه‌ای تحت عنوان لایه محافظ قلع کاری پوشانده شده‌اند که در PCB تحت عنوان Top Solder / Bottom Solder قابل تنظیم است.

 

لایه محافظ قلع کاری

 

در واقع این یک لایه‌ پلیمری است که روی کل برد به غیر از پدها کشیده می‌شود و از اتصالی اتفاقی ترک‌ها با المان‌های خارجی یا قلع اضافه و ذرات رسانا جلوگیری می‌کند (در حقیقت از لایه مسی محافظت می‌کند). این سولدر متناسب با تعیین لایه Top و یا Bottom روی برد کشیده می‌شود (به طور معمول روی دو لایه Top و Bottom سولدر قرار می‌گیرد.)

به تصویر زیر که لایه Top Solder را نشان می‌دهد توجه کنید! با توجه به تعریف بالا گفتیم که لایه محافظ روی تمام قسمت‌های برد به غیر از پدها قرار می‌گیرد اما در تصویر دیده می‌شود که فقط روی پدها سولدر قرار گرفته است. به صورت یک قرارداد سولدر ماسک در آلتیوم به صورت عکس نمایش داده می‌شود در حقیقت جاهایی که سولدر ماسک نمی‌خورد نشان داده می‌شود.

 

لایه محافظ قلع کاری

 

در تصویر زیر چاپ سبز روی برد دیده می‌شود:

 

لایه محافظ قلع کاری

 

به طور معمول بردها در حالت یک لایه و دو لایه طراحی می‌شوند. با Top Layer و Bottom Layer در قست‌های قبل آشنا شدیم. اما گاهی شرایطی پیش می‌آید که مجبور به افزایش تعداد لایه‌ها می‌شویم. دلایلی مانند:

  • فضای محدود مسیرکشی
  • اتصالات بهتر زمین
  • اتصالات بهتر تغذیه
  • ملاحظات بردهای فرکانس بالا شامل ملاحظات Signal Integrity و Power Integrity

 

خب حالا که مجبور به افزایش تعداد لایه‌ها شدیم چطور این کار را انجام بدیم؟

 

تنظیمات Layer Stack Manager :

برای افزایش تعداد لایه‌ها باید از Layer Stack Manager کمک گرفت. از نوار بالای صفحه گزینه Design –> Layer Stack Manager را انتخاب نمایید تا صفحه زیر برای شما باز شود.

 

تنظیمات Layer Stack Manager

 

تنظیمات Layer Stack Manager در آلتیوم 18

تنظیمات Layer Stack Manager در آلتیوم 18

 

در حالت پیش فرض، تنظیمات Layer Stack Manager برای برد دو لایه قرار دارد. در قسمت Presets تنظیماتی برای بردهای چند لایه‌ قرار دارد که در صورت تمایل می‌توانید از آن‌ها استفاده نمایید.

 

تنظیمات Layer Stack Manager

 

استفاده از تنظیمات از پیش تهیه شده Presets چندان توصیه نمی‌شود و بهتر است طراح متناسب با نیاز خود لایه‌ها را تنظیم نماید.

برای اضافه کردن لایه روی گزینه Add Layer کلیک نمایید.

افزودن لایه به PCB در آلتیوم

 

دقت داشته باشید که به غیر از برد تک لایه،تعداد لایه دیگر بردها به صورت زوج زوج پیش می‌رود. یعنی برد دولایه، چهار لایه، شش لایه و … پس بنابراین به تعداد دفعات زوج باید با استفاده از گزینه Add Layer لایه اضافه نمایید.

 

افزودن لایه به PCB در آلتیوم

 

با کلیک کردن روی هر لایه می‌توان نام آن را تغییر داد. هم‌چنین با استفاده از گزینه‌های Move up و Move Down می‌توان لایه انتخابی را جابجا نمود.

تا اینجا لایه‌ها را افزایش دادیم، اما آیا این مواردی هست که با رعایتشون برد چند لایه بهتری را طراحی کنیم؟ بهترین روش در طراحی بردهای چندلایه پیروی از الگوهای تایید شده برای لایه‌هاست. در زیر Stack Up هایی را برای بردهای چهار و شش لایه پیشنهاد می‌دهیم:

 

Stack Up پیشنهادی برد چهار لایه:

در برد چهار لایه بهتر است لایه‌ها بدین صورت مورد استفاده قرار گیرند:

Stack Up پیشنهادی برد چهار لایه

 

Stack Up پیشنهادی برد شش لایه:

در برد شش لایه بهتر است لایه‌ها بدین صورت مورد استفاده قرار گیرند:

Stack Up پیشنهادی برد شش لایه

 
وقتی صفحات GND و Power را نزدیک هم در نظر می‌گیریم بین آن‌ها خازنی با ظرفیت بالا ایجاد می‌شود. این خازن به دلیل ایده آل بودن ارزشمند است و در طراحی بردهای فرکانس بالا کاربرد دارد.
 
در آلتیوم 16 نمایشی از لایه‌ها نیز در سمت چپ صفحه Layer Stack Manager نشان می‌دهد که به درک بهتر لایه‌های درونی کمک می‌کند. همان‌طور که در تصویر نیز می‌بینید بین لایه‌ها یک لایه دی الکتریک نیز به عنوان عایق اضافه می‌شود.
 
 
 

Stack Up پیشنهادی برد شش لایه

 

تنظیمات Drill Pair :

در پایین صفحه Layer Stack Manager تنظیماتی برای Via در بردهای چندلایه می‌توانید انجام دهید.
 
 
تنظیمات Drill Pair
 
 
در صفحه Drill Pair Manager باز شده می‌توانید تنظیم کنید Via از چه لایه‌ای شروع و در چه لایه‌ای پایان یابد. این کار برای مواردی کاربرد دارد که در برد چند لایه بخواهید Via تنها در بین لایه‌های درونی قرار گیرد (Via از لایه بالایی یا لایه پایینی ادامه نداشته باشد).
 
 
 
 
تنظیمات Drill Pair
 
بدین صورت می‎‌توانید مشخص کنید Via از کدام لایه آغاز و در کدام لایه پایان یابد:
 
 
 
تنظیمات Drill Pair
 
 
 
تذکر: در صورت استفاده از این روش حتماً حتماً از قابلیت و توانایی شرکت چاپ PCB در این زمینه اطمینان حاصل نمایید.
 
 
 
در این قسمت سعی کردم تا جای ممکن نکات مربوط به تنظیمات بردهای چند لایه را توضیح دهم. در قسمت هفدهم به تنظیم طول مسیرها ( Interactive Length Tuning ) و کلیدهای میان‌بر Length Tuning می‌پردازیم. با سیسوگ همراه باشید.
 
 
 
 

حمایت از electronic girl

خوشحال میشیم برای تداوم و کیفیت ما رو حمایت کنید.

1 نفر

پــــســنــدیـده انـد

توجه

electronic girl
electronic girl

دوستدار الکترونیک

دیدگاه ها

14 دیدگاه

  • حمید رضا
    ۱۵ اسفند ۱۳۹۹

    سلام
    چطوری باید بعد از اضافه کردن لایه ها، مشخص کنیم که کدوم لایه POWER باشه و کدوم لایه GND و غیره ؟؟؟
    قوانین مربوط به AUTO ROUTE توی بردهای چند لایه چگونه است؟

    • Sisoog Os
      Sisoog Os
      ۱۹ اسفند ۱۳۹۹

      سلام یه لایه جدید از نظر کارکرد میتونه شبیه بقیه لایه ها باشه و اینکه شما تصمیم میگیرید چه خطوطی را از اون رد کنید بستگی به طراحی شما داره و اون هم میتونه در همون قوانین Autorout تعیین بشه

  • سارا
    ۱ بهمن ۱۳۹۹

    سلام تشکر بابت مطالب عالیتون . سوال دارم 🙂 اینکه شما فرمودین می تونیم مشخص کنیم وایو ها بین دوتا لایه باشن ایا می شه یه قانون بزاریم که هم وایو سراسری داشته باشیم و هم وایو هایی که بین دوتا لایه باشن ؟ و اگر اره چطوری ؟ سوال دوم اینکه شما فرمودین از توانایی شرکت سازنده مطمین بشین من مثلا اگر بخوام با الفا مدار کار کنم چطور باید بفهمم چه جور توانایی دارن تو جدول توانایی هاشون مطلب خاصی ندیدم . سوال سوم اینکه آیا نحوه ترک کشی برای لایه های وسط با لایه های زیر و رو فرق داره یادمه یه نفر می گفت ترکی که تو این لایه ها کشیده می شه در اصل فضایی که نباید مس باشه رو مشخص می کنه نمی دونم درست تونستم بیان کنم یا نه 🙂

    • Zeus ‌
      زئوس Zeus
      ۱۵ بهمن ۱۳۹۹

      سلام دوست عزیز
      من قبل از سفارش یه برد به شرکتی که باهاشون کار میکنم حتما زنگ میزنم و باهاشون یه سری موارد رو چک میکنیم
      مثل حداقل فاصله ترک ها – حداقل قطر وایا و …. که بعد از چاپ مشکلی پیش نیاد

  • Area Reza
    رضا افتخاری
    ۲۷ فروردین ۱۳۹۹

    بسیار عالی بود.
    تخصص من تبدیل بردهای دولایه به تک لایه است. ولی همیشه دوست داشتم بتونم بردهای فرکانس بالا طراحی کنم. ممنون از آموزش هاتون . بسیار عالی و روان

    • Nasim Hematian
      electronic girl
      ۲۷ فروردین ۱۳۹۹

      سلام دوست عزیز
      ممنون از نظر مثبت شما
      موفق باشید

  • EAGLE_ELECTRONIC
    ۲۶ بهمن ۱۳۹۸

    سلام _ خیلی عالی _ تشکر فروان _ عالی تر میشه اگر ادامه پیدا کنه در غیراینصورت کار ناتمام چندان جالب نیس و باعث دلسردی خواننده میشه

    • Nasim Hematian
      electronic girl
      ۲۶ بهمن ۱۳۹۸

      سلام خواهش میکنم دوست عزیز
      قسمت بعدی آموزش در حال آماده شده است 😉

  • سجاد
    ۲۳ بهمن ۱۳۹۸

    دمتون گرم
    عالی هستین شما
    همین فرمون رو پیش برید

    • Nasim Hematian
      electronic girl
      ۲۶ بهمن ۱۳۹۸

      ممنون از لطف شما دوست عزیز
      چنین کامنت هایی باعث دلگرمی و ادامه داده آموزش ها میشه

  • محمد صادق
    ۳ بهمن ۱۳۹۸

    خداخیرتون با این مطالب خوبتون
    خسته نباشین به همه دست اندکاران سیسوگ

  • mhd
    ۳ بهمن ۱۳۹۸

    ممنون

پر بحث ترین ها

مسابقه دوم : چالش برنامه نویسی به زبان C

مسابقه اول سیسوگ (مسابقه اول: درک سخت افزار) انتقادهای زیادی رو در پی داشت تا جایی که حتی خودمم به نتیجه مسابقه...

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 2 سال پیش

راه اندازی LCD گرافیکی Nokia 1661 و دانلود کتابخانه آن

LCD گرافیکی یکی از مهم ترین پارامترهای موجود در طراحی انواع مدارات الکترونیکی پیچیده و حتی ساده است ، نمایش وضعیت و...

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 4 سال پیش

ریموت کدلرن و چکونگی دکد کردن آن به همراه سورس برنامه

ریموت کنترل امروزه کاربرد زیادی پیدا کرده است؛ از ریموت‌های درب بازکن تا ریموت‌های دزدگیر و کنترل روشنایی همه از یک اصول اولیه پیروی می‌کنند و آن‌هم ارسال اطلاعات به‌صورت بی‌سیم است....

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 5 سال پیش

همه چیز درباره ریموت کنترل‌های هاپینگ

امنیت همیشه و در همه‌ی اعصار، مقوله‌ی مهم و قابل‌توجه‌ ای بوده و همیشه نوع بشر به دنبال امنیت بیشتر، دست به ابداعات و اختراعات گوناگونی زده است. ریموت کنترل یکی از این اختراعات است. در این مقاله، به بررسی امنیت انواع ریموت‌های کنترل خواهیم پرداخت....

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 5 سال پیش

مسابقه سوم: استخراج داده از رشته ها در زبان C

نزدیک به 5 ماه از مسابقه دوم سیسوگ می‌گذره و فکر کردم که بد نیست یک چالش جدید داشته باشیم! البته چالش‌ها...

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 2 سال پیش

مسابقه ششم: بزن میکروکنترلر را بسوزون!

بزنم میکروکنترلر را بسوزونم اونم تو  این شرایط!، طراحی مسابقه از اون چیزی که به نظر می‌رسه سخت‌تر است، باید حواست باشه...

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 11 ماه پیش

آموزش قدم به قدم راه اندازی +NRF24L01

آموزش قدم به قدم راه اندازی +NRF24L01  با کتابخانه سازگار با انواع میکروکنترلرها و کامپایلرها قبل از اینکه قسمت بشه با ماژول...

رسول خواجوی بجستانی رسول خواجوی بجستانی
  • 3 سال پیش

ساخت ماینر با FPGA و ARM

چند ماهی هست که تب بیت کوین و ارزهای دیجیتال خیلی بالا رفته! چه شد که این پست را نوشتم همانطور که...

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 3 سال پیش

کار با ماژول تمام عیار mc60 – قسمت دوم – راه اندازی OpenCPU

در قسمت اول به یکسری اطلاعات کلی ماژول mc60 پرداختیم، با نرم افزار QNavigator کار کردیم و یک هدربرد هم برای کار...

Mahdi.h   Mahdi.h  
  • 3 سال پیش

مسابقه چهارم: کدام حلقه سریع‌تر است؟

حدود ۷ ماه پیش، مسابقه سوم سیسوگ رو برگزار کردیم و کلی نکته در مورد خواندن رشته‌های ورودی را بررسی کردیم. فکر...

Zeus ‌ Zeus ‌
  • 1 سال پیش
سیـــســـوگ

مرجع متن باز آموزش الکترونیک