在設計多層PCB電路板之前,設計者需要首先根據電路的規模、電路板的尺寸和電磁兼容(EMC)的要求來確定所采用的電路板結構,也就是決定采用4層,6層,還是更多層數的電路板。確定層數之后,再確定內電層的放置位置以及如何在這些層上分布不同的信號。這就是多層PCB層疊結構的選擇問題。
層疊結構是影響PCB板EMC性能的一個重要因素,也是抑制電磁干擾的一個重要手段。本文介紹多層PCB板層疊結構的相關內容。
對于電源、地的層數以及信號層數確定后,它們之間的相對排布位置是每一個PCB工程師都不能回避的話題。
層的排布一般原則:
1、確定多層PCB板的層疊結構需要考慮較多的因素。從布線方面來說,層數越多越利于布線,但是制板成本和難度也會隨之增加。對于生產廠家來說,層疊結構對稱與否是PCB板制造時需要關注的焦點,所以層數的選擇需要考慮各方面的需求,以達到最佳的平衡。對于有經驗的設計人員來說,在完成元器件的預布局后,會對PCB的布線瓶頸處進行重點分析。結合其他EDA工具分析電路板的布線密度;再綜合有特殊布線要求的信號線如差分線、敏感信號線等的數量和種類來確定信號層的層數;然后根據電源的種類、隔離和抗干擾的要求來確定內電層的數目。這樣,整個電路板的板層數目就基本確定了。
2、元件面下面(第二層)為地平面,提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面;敏感信號層應該與一個內電層相鄰(內部電源/地層),利用內電層的大銅膜來為信號層提供屏蔽。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。這樣兩個內電層的銅膜可以為高速信號傳輸提供電磁屏蔽,同時也能有效地將高速信號的輻射限制在兩個內電層之間,不對外造成干擾。
3、所有信號層盡可能與地平面相鄰。
4、盡量避免兩信號層直接相鄰;相鄰的信號層之間容易引入串擾,從而導致電路功能失效。在兩信號層之間加入地平面可以有效地避免串擾。
5、主電源盡可能與其對應地相鄰。
6、兼顧層壓結構對稱。
7、對于母板的層排布,現有母板很難控制平行長距離布線,對于板級工作頻率在50MHZ以上的(50MHZ以下的情況可參照,適當放寬),建議排布原則:
(1)元件面、焊接面為完整的地平面(屏蔽);
(2)無相鄰平行布線層;
(3)所有信號層盡可能與地平面相鄰;
(4)關鍵信號與地層相鄰,不跨分割區。
注:具體PCB的層的設置時,要對以上原則進行靈活掌握,在領會以上原則的基礎上,根據實際單板的需求,如:是否需要一關鍵布線層、電源、地平面的分割情況等,確定層的排布,切忌生搬硬套,或摳住一點不放。
8、多個接地的內電層可以有效地降低接地阻抗。例如,A信號層和B信號層采用各自單獨的地平面,可以有效地降低共模干擾。

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