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PCB設計公司教你如何做好PCB層疊設計

發(fā)布時間 :2020-04-10 17:06 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部

PCB層疊設計是多層板PCB設計比較要處理好的問題，做好PCB層疊設計可以有效節(jié)省PCB制板成本提升PCB板性能，接下來深圳PCB設計公司-深圳宏力捷電子教你如何做好PCB層疊設計。

1. PCB層疊設計的定義及添加

對高速多層板來說，默認的兩層設計無法滿足布線信號質(zhì)量及走線密度要求，這個時候需要對PCB層疊進行添加，以滿足電路板設計的要求。

2. PCB層疊設計的正片層與負片層

正片層就是平常用于走線的信號層（直觀上看到的地方就是銅線），可以用“線”“銅皮”等進行大塊鋪銅與填充操作，如圖1所示。

圖1 正片層

負片層則正好相反，即默認鋪銅，就是生成一個負片層之后整一層就已經(jīng)被鋪銅了，走線的地方是分割線，沒有銅存在。要做的事情就是分割鋪銅，再設置分割后的鋪銅的網(wǎng)絡即可，如圖2所示。

圖2 負片層

3. 內(nèi)電層的分割實現(xiàn)

在Protel版本中，內(nèi)電壓是用“分裂”來分割的，而現(xiàn)在用的版本Altium Designer 19直接用“線條”、快捷鍵“PL”來分割。分割線不宜太細，可以選擇15mil及以上。分割鋪銅時，只要用“線條”畫一個封閉的多邊形框，再雙擊框內(nèi)鋪銅設置網(wǎng)絡即可，如圖3所示。

圖3 雙擊給予網(wǎng)絡

正、負片都可以用于內(nèi)電層，正片通過走線和鋪銅也可以實現(xiàn)。負片的好處在于默認大塊鋪銅填充，再進行添加過孔、改變鋪銅大小等操作都不需要重新鋪銅，這樣省去了重新鋪銅計算的時間。中間層用電源層和GND層（也稱地層、地線層、接地層）時，層面上大多是大塊鋪銅，這樣用負片的優(yōu)勢就很明顯。

4. PCB層疊設計的認識

隨著高速電路的不斷涌現(xiàn)，PCB的復雜度也越來越高，為了避免電氣因素的干擾，信號層和電源層必須分離，所以就牽涉到多層PCB的設計。在設計多層PCB之前，設計者需要首先根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容（EMC）的要求來確定所采用的電路板結(jié)構(gòu)，也就是決定采用4層、6層，還是更多層數(shù)的電路板。這就是設計多層板的一個簡單概念。

確定層數(shù)之后，再確定內(nèi)電層的放置位置及如何在這些層上分布不同的信號。這就是多層PCB層疊結(jié)構(gòu)的選擇問題。層疊結(jié)構(gòu)是影響PCB的EMC性能的一個重要因素，一個好的層疊設計方案將會大大減小電磁干擾（EMI）及串擾的影響。

板的層數(shù)不是越多越好，也不是越少越好，確定多層PCB的層疊結(jié)構(gòu)需要考慮較多的因素。從布線方面來說，層數(shù)越多越利于布線，但是制板成本和難度也會隨之增加。對生產(chǎn)廠家來說，層疊結(jié)構(gòu)對稱與否是PCB制造時需要關注的焦點。所以，層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求，以達到最佳的平衡。

對有經(jīng)驗的PCB設計人員來說，在完成元件的預布局后，會對PCB的布線瓶頸處進行重點分析，再綜合有特殊布線要求的信號線（如差分線、敏感信號線等）的數(shù)量和種類來確定信號層的層數(shù)，然后根據(jù)電源的種類、隔離和抗干擾的要求來確定內(nèi)電層的層數(shù)。這樣，整個電路板的層數(shù)就基本確定了。

5. 常見的PCB層疊設計

確定了電路板的層數(shù)后，接下來的工作便是合理地排列各層電路的放置順序。圖4和圖5分別列出了常見的4層板和6層板的層疊結(jié)構(gòu)。

圖4 常見的4層板的層疊結(jié)構(gòu)

圖5 常見的6層板的層疊結(jié)構(gòu)

6. PCB層疊設計分析

怎么層疊？哪樣層疊更好？一般遵循以下幾點基本原則。

① 元件面、焊接面為完整的地平面（屏蔽）。

② 盡可能無相鄰平行布線層。

③ 所有信號層盡可能與地平面相鄰。

④ 關鍵信號與地層相鄰，不跨分割區(qū)。

可以根據(jù)以上原則，對如圖4和圖5所示的常見的層疊方案進行分析，分析情況如下。

（1）3種常見的4層板的層疊方案優(yōu)缺點對比如表8-1所示。

（2）4種常見的6層板的層疊方案優(yōu)缺點對比如表8-2所示。

通過方案1到方案4的對比發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)先考慮信號的情況下，選擇方案3和方案4會明顯優(yōu)于前面兩種方案。但是在實際設計中，產(chǎn)品都是比較在乎成本的，然后又因為布線密度大，通常會選擇方案1來做層疊結(jié)構(gòu)，所以在布線的時候一定要注意相鄰兩個信號層的信號交叉布線，盡量讓串擾降到最低。

（3）常見的8層板的層疊推薦方案如圖6所示，優(yōu)選方案1和方案2，可用方案3。