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PCB设计时如何选择合适的叠层方案

11/21 08:53 作者:凡亿教育
阅读需 6 分钟
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大家在画多层PCB的时候都要进行层叠的设置,其中层数越多的板子层叠方案也越多,很多人对多层PCB的层叠不够了解,通常一个好的叠层方案可以降低板子产生的干扰,我们的层叠结构是影响PCB板EMC性能的重要因素,下面我们以四层板和六层板为例介绍一下他们的层叠方案,让我们从中选出最优的层叠结构。

其中四层板的层叠结构有如下三种:

第一种:

第二种:

第三种:

 

我们首先分析一下第一种和第二种叠层,这两个叠层的区别时第二层和第三层相反,这两个也是四层板用的比较多的叠层方案,这两种叠层方案都是可行的,只是需要根据我们板子的实际情况进行选取,通常在四层板设计的时候我们主要看器件主要是放置在顶层还是底层,我们的GND层主要是靠近器件层放置,这样可以为器件提供完整的地平面从而也能屏蔽干扰等,我们的走线也尽量走在靠近底层的布线层当中,这样可以保证信号的稳定性,也可以避免跨分割的情况产生,这就是这两种叠层方案的区别。

接下来我们看一下第三种层叠方案,这个层叠方案是把层和电源分布在第一层和第四层,如果是两层板的话我们是需要在顶底层处理掉我们的信号线和地以及电源的,但是我们这是四层板,如果这样叠层就没有四层板的优势了,而且信号质量也不太好,二三层是走线层,首先我们要知道的是我们的器件需要放置在顶底层的,如果把顶底层分配为地和电源的话我们就不能保证地平面的完整性了,电源也是如此,这样第二层第三层的走线很有可能没有完整的参考平面,此层叠方案的干扰屏蔽性也是较差的,通常我们画完板子之后都是需要在顶底层铺上整版的地铜皮,这个层叠方案把第一层作为地层实在是有点多余,所以这个层叠对于正常的四层板PCB设计来说都不会选取的。

上面就是四层板的常见叠层方案,我们可以根据板子的实际情况对第一种和第二层叠层做一个选取,下面我们介绍一下常见六层板的叠层.

第一种:

第二种:

第三种:

第一种层叠方案内部有两个布线层可以降低我们的布线难度,但是用于第三层和第四层是相邻布线层,这样容易产生串扰,所以我们在采用这一种层叠方案的时候要特别注意相邻层要采用垂直布线,避免平行走线。(如下图所示)。

第二种层叠方案,第三层为信号层,其相邻层都是GND,可以和其他层做有效的隔离,也不容易产生串扰,但是只有一个内布线层的情况对于我们布线的难度可能会有所增加,所以在布线时需要规划好我们的布线通道和路径,确保能处理完全部信号线,然后由于前三层只有一个内电层,后三层有两个内电层,这样我们的内电层不对称,就会产生翘曲的风险。

第三种层叠方案和第二层层叠方案相比只是第四层和第五层互换了一下,这个叠层也能为我们的信号做有效的隔离,但是此层叠方案也是存在内电层不对层的情况,所以也会有翘曲的情况产生,这个层叠方案,有相邻两个地层,信号也会更好一些,在设计的时候也会有很多的客户要求为需要控阻抗的线提供两个参考平面,更严格的还需要参考两个地平面,这就需要保证参考平面的完整性,一般地平面相对来说都是完整的,电源平面通常需要走不同的电源信号,如果需要参考两个相邻平面的话就会有跨分割的风险产生。

通过上面的介绍我们发现每个层叠方案都有利有弊,我们需要根据板子的实际情况来选取合适的叠层,在实际的设计当中,我们发现第一种叠层方案使用的频率是特别高的,因为对于普通的公司也需要考虑成本,能不加层就不加层,加层所增加的成本时非常高的,通常在大批量生产的时候尤为明显,在我们线不是特别多的情况下我们优先选取第二种和第三种层叠方案,对于信号质量来说也是有保障的,对于军工类的公司来说,成本就是次要的,他们首先考虑的是板子的信号质量,在保证信号质量的前提下再考虑成本。

以上就是四层板和六层板的层叠方案,我们虽然只介绍了四层板个六层板的叠层,但是对于更高层数的PCB叠层我们也可以这样分析一下,结合板子密度和结构确定层数,再根据层数选取一个合适的层叠方案。

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