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PCB的叠层设计

2022/04/24
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设计PCB板的叠层文件时,说他不重要,是因为我们可以找厂家帮忙设计;说他重要吧,其实他是关乎产品的性能。所以即使在厂家能帮忙设计的情况下,还是需要自己了解,这样才能选出既适合厂家加工工艺,又能保证产品性能的叠层文件。

叠层文件需要考虑下面四个方面:

(1)层数

考虑层数时,则需要以走线的多少以及成本进行考量。据说,有经验的PCB工程师,可以根据走线的数量估算出大概需要几层;但我还没有这个功夫,所以导致有次做PCB时,小范围的返工。

工作频率也是需要考虑的因素,比如高频的时候,肯定得保证有完整的地。

(2)电源层和地层的数量

(3)各层的顺序

(4)层之间的厚度

射频产品,传统上是采用双层板,TOP面布线,BOTTOM面为地,然后再装在一个铝盒子里。这样,产品的性能肯定是能保证的,但是确实是太费空间和钱了。所以呢,很多产品也开始用多层板了。

还有,像数字硬件板,因为走线数量多,频率也高,所以通常都是用多层板。如果射频和数字放在一块板上,那也就只能用多层板了。

当使用多层板时,最好能满足下面一些规则:

信号层和平面层(电源层/地层)应该是好邻居,既要相邻,还要近。

电源层和地层也应该是好邻居,既要相邻,还要近。

高频信号,带状线的屏蔽性能要优于微带线。

多个接地层肯定是有利的,因为它可以降低电路板的接地阻抗,降低共模辐射。但是成本高。

设计PCB时,这些规则之间会相互矛盾,所以则需要取舍。

四层板

 

1号叠层结构,是各层之间均匀分布,但是这样,既不能保证信号层和平面层紧密相邻,也不能保证电源层和地层紧密相邻。

你总得顾上一个吧。一般是优先保证信号层和平面层能紧密相邻。

因为两板之间距离越近,板间电容越大;当电源层和地层不能紧密相邻时,可能板间电容变小,导致去耦能力下降,但是,这个可以通过增加板上电容来解决。

所以呢,就优先使用2号叠层结构。最好,信号层与平面层的距离<0.254mm,电源层和地层的距离>1mm。但是在射频上,还需要考虑:如果用电容,电感电阻等分立器件用的比较多的话,最好能保证焊盘尺寸与微带线的宽度相当,否则会造成射频性能的恶化。

如果单纯从EMC方面考虑的话,可能还会采用3号叠层结构,因为把地层放在TOP层和BOTTOM层,起到了很好的屏蔽作用。但是我在现实中还没见到过。但是,射频分立器件多啊,如果采用3号叠层结构,信号来来回回不断在板间穿梭,性能肯定不会好。

六层板

1号叠层是比较常用的叠层结构,H是指水平布线,V是指垂直布线。这种结构的缺点是电源层和地层离的较远,板级去耦能力下降,但是就像前文所说,可以弥补。

2号叠层呢,同样也不适合射频。

如想看原文档,可以看参考文献。

参考文献:

http://www.hottconsultants.com/techtips/pcb-stack-up-1.html

http://www.hottconsultants.com/techtips/pcb-stack-up-2.html

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