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    PCB設計時,如何選擇合適的疊層方案?

    返回列表 來源:華芯霍爾元件 瀏覽:0 發布日期:2022-11-25 10:25:22【
    大家在畫多層PCB的時候,都要進行層疊的設置。其中層數越多的板子,層疊方案也越多。很多人對多層PCB的層疊不夠了解,通常一個好的疊層方案可以降低板子產生的干擾,我們的層疊結構是影響PCB板EMC性能的重要因素。
     
    下面,我們以四層板和六層板為例,給大家介紹一下它們的層疊方案,讓我們從中選出最優的層疊結構。
     

    01

    我們先來看下四層板的層疊結構,有如下三種:

    第一種:

    第二種:

    第三種:

    我們首先分析一下第一種和第二種疊層,這兩個疊層的區別時第二層和第三層相反,這兩個也是四層板用的比較多的疊層方案,這兩種疊層方案都是可行的,只是需要根據我們板子的實際情況進行選取,通常在四層板設計的時候我們主要看器件主要是放置在頂層還是底層,我們的GND層主要是靠近器件層放置,這樣可以為器件提供完整的地平面從而也能屏蔽干擾等,我們的走線也盡量走在靠近底層的布線層當中,這樣可以保證信號的穩定性,也可以避免跨分割的情況產生,這就是這兩種疊層方案的區別。

    接下來,我們再看一下第三種層疊方案,這個層疊方案是把層和電源分布在第一層和第四層,如果是兩層板的話我們是需要在頂底層處理掉我們的信號線和地以及電源的,但我們這是四層板,如果這樣疊層就沒有四層板的優勢了,而且信號質量也不太好,二三層是走線層。首先,我們要知道的是器件需要放置在頂底層的,如果把頂底層分配為地和電源的話,我們就不能保證地平面的完整性了,電源也是如此,這樣第二層第三層的走線很有可能沒有完整的參考平面,此層疊方案的干擾屏蔽性也是較差的,通常我們畫完板子之后都是需要在頂底層鋪上整版的地銅皮,這個層疊方案把第一層作為地層實在是有點多余,所以這個層疊對于正常的四層板PCB設計來說都不會選取的。

    上面就是四層板的常見疊層方案,我們可以根據板子的實際情況對第一種和第二層疊層做一個選取。
     

    02

    接下來,我們再介紹一下常見六層板的疊層,有如下三種:

    第一種:

    第二種:

    第三種:

    第一種層疊方案內部有兩個布線層可以降低我們的布線難度,但用于第三層和第四層是相鄰布線層,這樣容易產生串擾,所以我們在采用這一種層疊方案的時候要特別注意相鄰層要采用垂直布線,避免平行走線,如下圖所示。

    第二種層疊方案,第三層為信號層,其相鄰層都是GND,可以和其他層做有效的隔離,也不容易產生串擾,但只有一個內布線層的情況對于我們布線的難度可能會有所增加。所以在布線時,需要規劃好我們的布線通道和路徑,確保能處理完全部信號線,然后由于前三層只有一個內電層,后三層有兩個內電層,這樣我們的內電層不對稱,就會產生翹曲的風險。

     

    第三種層疊方案和第二層層疊方案相比只是第四層和第五層互換了一下,這個疊層也能為我們的信號做有效的隔離,但是此層疊方案也是存在內電層不對層的情況,所以也會有翹曲的情況產生,這個層疊方案,有相鄰兩個地層,信號也會更好一些,在設計的時候也會有很多的客戶要求為需要控阻抗的線提供兩個參考平面,更嚴格的還需要參考兩個地平面,這就需要保證參考平面的完整性,一般地平面相對來說都是完整的,電源平面通常需要走不同的電源信號,如果需要參考兩個相鄰平面的話就會有跨分割的風險產生。

    通過上面的介紹我們發現每個層疊方案都有利有弊,我們需要根據板子的實際情況來選取合適的疊層,在實際的設計當中,我們發現第一種疊層方案使用的頻率是特別高的,因為對于普通的公司也需要考慮成本,能不加層就不加層,加層所增加的成本時非常高的,通常在大批量生產的時候尤為明顯,在我們線不是特別多的情況下我們優先選取第二種和第三種層疊方案,對于信號質量來說也是有保障的,對于軍工類的公司來說,成本就是次要的,他們首先考慮的是板子的信號質量,在保證信號質量的前提下再考慮成本。

    以上就是四層板和六層板的層疊方案,我們雖然只介紹了四層板個六層板的疊層,但對于更高層數的PCB疊層我們也可以這樣分析一下,結合板子密度和結構確定層數,再根據層數選取一個合適的層疊方案。

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