PCB Stackup Nedir ve Neden Bu Kadar Kritik?
Basitçe söylemek gerekirse: PCB stackup, baskılı devrenizdeki iletken (bakır) ve yalıtkan (dielektrik) katmanların nasıl ve hangi sıralama ile üst üste yerleştirildiğini belirtir. Ama iş sadece sıralamadan ibaret değildir. Bu sayfada 4 katlı pcb için stackup seçeneklerinin neler olduğundan, avantaj ve dezavantajlarından bahsederken, aynı zamanda tasarım aşamasında dikkat edilebilecek olan tavsiyelerden bahsedilmektedir.
Doğru bir stackup neden önemli?
- Sinyal bütünlüğü: Yüksek hızlı sinyallerde parazitleri azaltır.
- EMI (Elektromanyetik girişim): Uygun katman yapısıyla parazit yayılımını kontrol eder.
- Güç dağıtımı: Sağlam bir güç-gnd yapısı, voltaj kararlılığını artıracaktır.
- Üretim maliyeti: Her ne kadar katman sayısı artırıldıkça layout tasarımı uygulaması kolaylaşsa da eklenen her bir katman ekstra maliyet oluşturmaktadır. Bu nedenle gereksiz katman kullanımından kaçınarak maliyet düşürebilirsiniz.
En Yaygın Kullanılan 4 Katlı PCB Stackup Yapıları
1.Signal – Ground – Power – Signal (SGPS)
- Üst Katman: Sinyal
- İç Katman 1: Toprak (GND)
- İç Katman 2: Güç (VCC)
- Alt Katman: Sinyal
Avantajları:
- Sinyal katmanları, referans düzlemlere yakın olduğu için daha stabil bir yapıdır.
- Güç ve toprak düzlemleri birbirine yakın, bu da kapasitansı artırıyor ve paraziti azaltıyor.
- RF uygulamaları ve karışık sinyalli devreler için ideal.
Tavsiye: Bu yapıyı kullanırken GND düzlemini mümkün olduğunca sürekli ve kesintisiz tutun. Boşluklar, dönüş akımı için sorun yaratabilir.
2. Signal – GND/Power – Power/GND – Signal
- Üst Katman: Sinyal
- İç Katman 1: Toprak (GND)/Güç
- İç Katman 2: Toprak (GND)/Güç
- Alt Katman: Sinyal
- Gelişmiş routing gerektiren tasarımlarda, iç katmanlar karışık olarak kullanılabilir.
- Yine de EMI açısından daha dikkatli olunmalı.
Tavsiye: Eğer iç katmanları hem sinyal hem de güç için kullanmanız gerekiyorsa, mutlaka referans planları arasındaki mesafeyi kontrol edin. Yoksa farkında olmadan mini antenler üretmiş olabilirsiniz.
Daha Fazla Katman İçeren Pcb Stackup Yapıları
6 Katlı PCB Stackup
- Daha fazla sinyal katmanı ve çift referans düzlemi sağlar.
- Tipik yapı: Sinyal – GND – Sinyal – Güç – GND – Sinyal
- Yüksek hızlı ve çoklu veri yolları içeren sistemlerde tercih edilir.
8 Katlı PCB Stackup
- Daha fazla sinyal izolasyonu ve güç düzeyi kontrolü
- Karmaşık BGA çözümleri, yüksek hızlı arayüzler (PCIe, USB 3.0) için uygundur.
- Bütçeniz uygunsa, EMI açısından fark yaratır.
10 Katlı PCB Stackup
- Server, askeri veya medikal uygulamalarda tercih edilir.
- Çoklu güç bölgeleri, katı EMI kuralları ve hassas empedans kontrolü gereken projelerde kullanılır.
Not: Daha fazla katman = daha yüksek üretim maliyeti. Projenin ihtiyacı neyse o kadar katmanı seçin, fazlası sadece zaman ve para kaybı olacaktır
PCB üretim süreçleri hakkında ayrıntılı bilgileri yine blog yazılarımızda bulabilirsiniz.
PCB üreticisi seçimi yaparken dikkat edimesi gereken hususlar için de yine blog yazımızı okuyabilirsiniz.
4 katlı bir pcb için bazı tavsiyeler:
- Sinyal yollarınızı mümkün olduğunca kısa çizin.
- Geri dönüş akım yollarını unutmayın. Tasarım yapılırken genellikle sinyalin geçeceği yollar dikkate alınır. Ancak her sinyal için bir de dönüş yolu olması gerektiğini unutmamak önemlidir.
- Katman geçişlerine dikkat edin. Via kullanırken sinyalin her via’da bir empedans değişimine uğrayabileceğini unutmayın.
- Decoupling kapasitörlerini yakın yerleştirin. Özellikle mikrodenetleyici veya FPGA gibi entegrelerin güç pinlerine bağlanacak olan decoupling kapasitörlerin yakına yerleştirilmesi gerekmektedir.
Sık Sorulan Sorular (FAQ)
4 katlı stackup, yüksek hızlı tasarımlar için yeterli mi?
Evet, doğru yapılandırıldığında ve uygun layout kurallarına uyulduğunda yeterlidir. Ancak sinyal hızınız çok yüksekse 6 katlıya geçmeyi düşünebilirsiniz.
GND ve VCC aynı katmanda olabilir mi?
Olabilir ama önerilmez. Ayrı düzlemler, parazit ve gürültü yönetiminde daha etkilidir.
4 katlı PCB, diğerlerine göre ne kadar ucuzdur?
Genelde 6 katlıya göre %30–40, 8 katlıya göre %50’ye kadar daha uygun fiyatlıdır.