對于PCB廠常用的 4 層板來說,有以下幾種層疊方式(從頂層到底層)。
(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),POWER(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
(2)Siganl_1(Top),POWER(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
(3)POWER(Top),Siganl_1(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
顯然,方案 3 電源層和地層缺乏有效的耦合,不應該被采用。
那么方案 1 和方案 2 應該如何進行選擇呢?
一般情況下,設計人員都會選擇方案 1 作為 4層板的結構。選擇的原因并非方案 2 不可被采用,而是一般的 PCB 板都只在頂層放置元器件,所以采用方案 1 較為妥當。
但是當在頂層和底層都需要放置元器件,而且內部電源層和地層之間的介質厚度較大,耦合不佳時,就需要考慮哪一層布置的信號線較少。對于方案 1而言,底層的信號線較少,可以采用大面積的銅膜來與 POWER 層耦合;反之,如果元器件主要布置在底層,則應該選用方案 2 來制板。
如果采用層疊結構,那么電源層和地線層本身就已經耦合,考慮對稱性的要求,一般采用方案 1。
6層板
在完成 4 層板的層疊結構分析后,下面通過一個 6 層板組合方式的例子來說明 6 層板層疊結構的排列組合方式和優選方法。
(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),Siganl_3(Inner_3),POWER(Inner_4),Siganl_4(Bottom)。
方案 1 采用了 4 層信號層和 2 層內部電源/接地層,具有較多的信號層,有利于元器件之間的布線工作,但是該方案的缺陷也較為明顯,表現為以下兩方面:
① 電源層和地線層分隔較遠,沒有充分耦合。
② 信號層 Siganl_2(Inner_2)和 Siganl_3(Inner_3)直接相鄰,信號隔離性不好,容易發生串擾。
(2)Siganl_1(Top),Siganl_2(Inner_1),POWER(Inner_2),GND(Inner_3),Siganl_3(Inner_4),Siganl_4(Bottom)。
方案 2 相對于方案 1,電源層和地線層有了充分的耦合,比方案 1 有一定的優勢,但是
Siganl_1(Top)和 Siganl_2(Inner_1)以及 Siganl_3(Inner_4)和 Siganl_4(Bottom)信號層直接相鄰,信號隔離不好,容易發生串擾的問題并沒有得到解決。
(3)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),POWER(Inner_3),GND(Inner_4),Siganl_3(Bottom)。
相對于方案 1 和方案 2,方案 3 減少了一個信號層,多了一個內電層,雖然可供布線的層面減少了,但是該方案解決了方案 1 和方案 2 共有的缺陷。
① 電源層和地線層緊密耦合。
② 每個信號層都與內電層直接相鄰,與其他信號層均有有效的隔離,不易發生串擾。
③ Siganl_2(Inner_2)和兩個內電層 GND(Inner_1)和 POWER(Inner_3)相鄰,可以用來傳輸高速信號。兩個內電層可以有效地屏蔽外界對 Siganl_2(Inner_2)層的干擾和Siganl_2(Inner_2)對外界的干擾。
綜合各個方面,方案 3 顯然是最優化的一種,同時,方案 3 也是 6 層板常用的層疊結構。通過對以上兩個例子的分析,相信讀者已經對層疊結構有了一定的認識,但是在有些時候,某一個方案并不能滿足所有的要求,這就需要考慮各項設計原則的優先級問題。遺憾的是由于電路板的板層設計和實際電路的特點密切相關,不同電路的抗干擾性能和設計側重點各有所不同,所以事實上這些原則并沒有確定的優先級可供參考。但可以確定的是,設計原則 2(內部電源層和地層之間應該緊密耦合)在設計時需要首先得到滿足,另外如果電路中需要傳輸高速信號,那么設計原則 3(電路中的高速信號傳輸層應該是信號中間層,并且夾在兩個內電層之間)就必須得到滿足。

通訊手機HDI
通訊手機HDI
通訊模塊HDI