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詳解多層PCB層疊結構
- 2020-03-13-

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。本節將介紹多層PCB板層疊結構的相關內容。  
層數的選擇和疊加原則  
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zui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。  
確定了電路板的層數后,接下來的工作便是合理地排列各層電路的放置順序。在這一步驟中,需要考慮的因素主要有以下兩點。  
(1)特殊信號層的分布。  
(2)電源層和地層的分布。  
如果電路板的層數越多,特殊信號層、地層和電源層的排列組合的種類也就越多,如何來確定哪種組合方式zui優也越困難,但總的原則有以下幾條。  
(1)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。  
(2)內部電源層和地層之間應該緊密耦合,也就是說,內部電源層和地層之間的介質厚度應該取較小的值,以提高電源層和地層之間的電容,增大諧振頻率。內部電源層和地層之間的介質厚度可以在Protel的LayerStackManager(層堆棧管理器)中進行設置。選擇【Design】/【LayerStackManager…】命令,系統彈出層堆棧管理器對話框,用鼠標雙擊Prepreg文本,彈出如圖11-1所示對話框,可在該對話框的Thickness選項中改變絕緣層的厚度。  
如果電源和地線之間的電位差不大的話,可以采用較小的絕緣層厚度,例如5mil(0.127mm)。  
(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。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。  
(4)避免兩個信號層直接相鄰。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)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。  
(6)兼顧層結構的對稱性。

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