PCB部落格 - PCB板堆疊設計

1. General principles of layer arrangement:
1.1需要考慮許多因素來確定結構的層合結構 多層PCB板. 在接線方面, 層數越多, 接線更好, 但製造電路板的成本和難度也會新增. 對於製造商, 層壓板結構是否對稱是製造時需要注意的焦點 PCB板s, 囙此，層數的選擇需要考慮各個方面的需要，以實現平衡. 對於經驗豐富的設計師, 完成組件的預佈局後, 他們將重點分析 PCB板. 結合其他EDA工具分析電路板的佈線密度； 然後將訊號線的數量和類型與特殊接線要求（如差分線）結合起來, 敏感訊號線, 等. 確定訊號層的層數； 然後根據電源類型, 確定內部電力層數量的隔離和抗干擾要求. 以這種管道, 整個電路板的層數基本確定.
1.2 The ground plane below the component surface (the second layer) provides the shielding layer of the device and the reference plane for the top wiring; the sensitive signal layer should be adjacent to an internal electrical layer (internal power/ground layer), 使用內部電力層的大銅. 為訊號層提供遮罩的薄膜. 電路中的高速訊號傳輸層應為訊號中間層，並夾在兩個內部電力層之間. 以這種管道, 兩個內部電層的銅膜可以為高速訊號傳輸提供電磁遮罩, 同時, 可以在兩個內部電層之間有效地限制高速訊號的輻射, 以免造成外部干擾.
1.3. All signal layers should be adjacent to the ground plane as much as possible;
1.4儘量避免兩個訊號層直接相鄰； 相鄰訊號層之間容易引入串擾, 導致電路故障. 在兩個訊號層之間添加地平面可以有效避免串擾.
1.5 The main 電源 should be adjacent to it as far as possible;
1.6考慮層壓結構的對稱性.
1.7用於主機板的層佈局, 現有的主機板難以控制並行長距離佈線. For the board-level operating frequency above 50MHZ (the case below 50MHZ can be referred to, and appropriate relaxation), the recommended layout principles:
The component surface and the welding surface are complete ground planes (shielding); there are no adjacent parallel wiring layers; all signal layers are adjacent to the ground plane as much as possible; key signals are adjacent to the ground plane and do not cross the partition area. 注：設定特定 PCB板, 要靈活把握上述原則. 在理解上述原則的基礎上, 根據實際單板的需要, 例如：是否為關鍵佈線層, power supply, 和地平面是必需的. 等待, 確定層的排列, 不要用力摩擦, 或者堅持住.
1.8多個接地內部電力層可有效降低接地阻抗. 例如, A訊號層和B訊號層使用單獨的接地層, 可以有效减少共模干擾.

2. Commonly used stacked structures:
2.1 4層板
下麵是一個示例 4層板 說明如何優化各種堆疊結構的排列和組合.
對於通用 4層板s, there are several stacking methods (top to bottom).
(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). 明顯地, 選項3在電源平面和接地層之間缺乏有效耦合，囙此不應使用. 那麼應該如何選擇選項1和選項2呢? 在正常情况下, 設計人員將選擇方案1作為 4層板. 選擇的原因不是選項2不能使用, 但這很普通 PCB板s僅將組件放置在頂層, 囙此，使用選項1更合適. 然而, 當組件需要放置在頂層和底層時, 內部電源層和接地層之間的介電厚度大，耦合性差, 有必要考慮哪一層的訊號線更少. 對於方案1, 底層的訊號線更少, 大面積銅膜可用於與功率層耦合； 相反地, 如果部件主要佈置在底層, 應使用方案2製作電路板.

2.2 6-layer board
After completing the analysis of the laminated structure of the 4層板, 以下是6層板組合方法的示例，以說明6層板層壓結構和首選方法的佈置和組合. (1) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), Siganl_3 (Inner_3), POWER (Inner_4), Siganl_4 (Bottom). 方案1採用4層訊號層和2層內部電源/地面層, 它有更多的訊號層, 這有利於部件之間的接線工作, 但該方案的缺陷也更加明顯, 主要表現在以下兩個方面.
1. 電源層和地面層相距很遠，且未完全耦合.
2. The signal layer Siganl_2 (Inner_2) and Siganl_3 (Inner_3) are directly adjacent, 訊號隔離度不好, 並且容易發生串擾. (2) Siganl_1 (Top), Siganl_2 (Inner_1), POWER (Inner_2), GND (Inner_3), Siganl_3 (Inner_4), Siganl_4 (Bottom). 方案2與方案1比較, 電源層和接地層完全耦合, 與方案1相比有一定的優勢, but the Siganl_1 (Top) and Siganl_2 (Inner_1) and Siganl_3 (Inner_4) and Siganl_4 (Bottom) signal layers are directly Adjacent, 訊號隔離不良, 容易串擾的問題尚未解决. (3) Siganl_1 (Top), GND (Inner_1), Siganl_2 (Inner_2), POWER (Inner_3), GND (Inner_4), Siganl_3 (Bottom). 與方案1和方案2相比, 方案3减少了一個訊號層，新增了一個內部電層. 儘管可用於佈線的層减少了, 該方案解决了方案1和方案2的常見缺陷.
1. 電源層和地面層緊密耦合.
2. 每個訊號層直接與內部電層相鄰, 並與其他訊號層有效隔離, 所以串擾不容易發生.
3. Siganl_2 (Inner_2) is adjacent to the two inner electrical layers GND (Inner_1) and POWER (Inner_3), 可用於傳輸高速訊號. The two inner electrical layers can effectively shield the outside interference to the Siganl_2 (Inner_2) layer and the Siganl_2 (Inner_2) interference to the outside world. 全面考慮, 方案3顯然是一種化學. 同時, 方案3也是6層板的常用層壓結構. 通過對以上兩個例子的分析, 我相信讀者對級聯結構有一定的瞭解, 但在某些情况下, 某個方案不能滿足所有要求, 這需要考慮各種設計原則的優先順序. 不幸地, 因為電路板的分層設計與實際電路的特性密切相關, 不同電路的抗干擾效能和設計重點不同, 所以事實上, 這些原則沒有明確的優先權可供參考. But it is certain that design principle 2 (the internal power supply layer and ground layer should be tightly coupled) needs to be satisfied first in the design, 如果需要在電路中傳輸高速訊號, then design principle 3 (the 高速 signal transmission layer in the circuit) should be the signal intermediate layer, and sandwiched between the two inner electrical layers) must be satisfied.

2.3 10-layer board
Typical 10-layer PCB design
The general wiring sequence is TOP--GND---signal layer---power layer---GND---signal layer---power layer---signal layer---GND---BOTTOM. 佈線順序本身並不一定固定, 但有一些標準和原則可以約束它：例如, 頂層和底層的相鄰層使用GND，以確保電路板的EMC特性； 例如, 每個訊號層優選地用作參攷GND層平面； 整個單板使用的電源優先於鋪設整片銅； 易受干擾的, high-speed PCB板, 優先考慮沿過渡段的內層, 等等.