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Layout工程师入门必备知识:PCB层叠设计
作者: 来源: 浏览次数: 日期:2021-3-15 8:54:12

作为一名(准)PCB Layout工程师,我们需要知道什么是PCB层叠设计,并能够掌握 PCB 层叠的构成、层叠设计的要求、PCB层叠设计的基本原则等知识。接下来,和板儿妹一起来了解下吧!

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什么是PCB层叠设计?

PCB的层数多少取决于电路板的复杂程度,从PCB的加工过程来看,多层PCB是将多个“双面板PCB”通过叠加、压合工序制造出来的。但多层PCB的层数、各层之间的叠加顺序及板材选择是由电路板设计师决定的,这就是所谓的“PCB层叠设计”。

PCB层叠的构成

PCB设计文件中的层设置包括以下几种:丝印层、阻焊层、布线层、平面层。

丝印层(SilkScreen):是在PCB板中放置器件说明信息及板名标识的物理层。

阻焊层(Soldermask):阻焊是PCB的重要组成部分,主要起防焊及环境防护的作用,阻焊层是附着在PCB表面的一层油墨,其作用是覆盖不需要焊接的PCB区域,防止连锡,同时在一定程度上保护线路免受外界损伤。

布线层(Conductor):是以“正片”方式实现PCB板各个器件互连关系的物理层。

平面层(Plane):是实现PCB板各个电源,地网络连接及提供阻抗参考,回流路径的物理层。

通常指的“层叠设计”,其实是布线层、平面层的叠加排布方式的设计。

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常见的4层板的层叠结构

PCB层叠设计的基本原则

PCB层叠设计需:满足信号的特征阻抗要求;满足信号回路最小化原则;满足最小化PCB内的信号干扰要求;满足对称原则。

考虑到信号质量控制因素,PCB层叠设置的一般原则如下:

1、元件面相邻的第二层为地平面,提供器件屏蔽层以及顶层布线提供参考平面。

2、所有信号层尽可能与地平面相邻,以保证完整的回流通道。

3、尽量避免两层信号层直接相邻,以减少串扰。

4、主电源尽可能与其对应地相邻,构成平面电容,降低电源平面阻抗。

5、兼顾层压结构对称,利于制版生产时的翘曲控制。

对于高速背板,一般层叠原则如下:

1、Top面、Bottom面为完整的地平面,构成屏蔽腔体。

2、无相邻层平行布线,以减少串扰,或者相邻布线层间距远远大于参考平面间距。

3、所有信号层尽可能与地平面相邻,以保证完整的回流通道。

提醒:在具体的PCB层叠设置时,要对以上原则进行灵活掌握和运用,根据实际单板的需求进行合理的分析,最终确定合适的层叠方案,切忌生搬硬套。

示例:四层板设计

四层板层叠设计示例.png

四层板层叠设计示例

一般来说,对于较复杂的高速电路,最好不采用四层板,因为它存在若干不稳定因素,无论从物理上还是电气特性上。如果一定要进行四层板设计,则可以考虑设置为:电源-信号-信号-地。还有一种更好的方案是:外面两层均走地层,内部两层走电源和信号线。这种方案是四层板设计的最佳层叠方案,对EMI有极好的抑制作用,同时对降低信号线阻抗也非常有利,但这样布线空间较小,对于布线密度较大的板子显得比较困难。

(部分图文内容整理自网络)