PCB科技 - 電路板工廠：一至八層電路板的分層設計方法

電路板工廠：一至八層電路板的分層設計方法

貨物的堆放安排 電路板廠 是整個系統設計的基礎 PCB多層板. 如果層壓設計有缺陷, 這將最終影響整個機器的EMC效能. 一般來說, the laminated design must comply with two rules:

1. Each wiring layer must have an adjacent reference layer (power or ground layer);

Second, the adjacent main 電源層 和 ground layer should be kept at a minimum distance to provide a larger coupling capacitance;

The stackups from a 單層PCB板 to an eight-layer circuit board are listed below:

(1) Single-sided circuit board and 雙面電路板 stack

For double-sided boards, 由於層數較少, 不再存在層壓問題. The control of EMI radiation is mainly considered from the wiring and layout;

The electromagnetic compatibility problem of 單層電路板 and 雙面電路板s變得越來越突出. 這種現象的主要原因是訊號環路面積過大, 它不僅會產生强烈的電磁輻射, 但也會使電路對外部干擾敏感. 改善電路的電磁相容性, 最簡單的方法是减少按鍵訊號的環路面積.

關鍵訊號：從電磁相容性角度, 關鍵訊號主要是指產生强輻射的訊號和對外界敏感的訊號. 能產生强輻射的訊號通常是週期性訊號, 例如時鐘或地址的低階訊號. 對干擾敏感的訊號是低電平的類比信號.

Single and double-layer boards are usually used in low-frequency analog designs below 10KHz:

1. 同一層上的電源跡線呈放射狀佈線, and the total length of the lines is minimized;

2 連接電源線和地線時, 它們應該彼此靠近； 在鑰匙訊號線旁邊放置接地線, 接地線應盡可能靠近訊號線. 以這種管道, 形成了較小的環路面積，降低了差模輻射對外部干擾的靈敏度. 在訊號線旁邊添加接地線時, 形成面積最小的回路, 訊號電流一定會通過這個回路，而不是其他地線.

3 如果是 雙層電路板, 您可以沿電路板另一側的訊號線放置接地線, 訊號線正下方, 讓第一條線盡可能寬. 以這種管道形成的環面積等於 PCB電路板 乘以訊號線的長度.

(2) Stacking of four-layer circuit boards

Recommended stacking method:

1. SIGGND(PWR)PWR(GND)SIG;

2. GNDSIG(PWR)SIG(PWR)GND;

For the above two circuit board stack designs, 潜在的問題是傳統的1.6mm (62mil) board thickness. 層間距將變得非常大, 這不僅不利於控制阻抗, 層間耦合和遮罩； 尤其是電源接地板之間的大間距降低了板電容，不利於過濾雜訊.

對於第一個方案, 它通常適用於電路板上有更多晶片的情况. 該方案可以獲得更好的SI效能, 這對EMI效能不是很好. 主要由接線等細部控制. 主要注意事項：地面層置於訊號最密集的訊號層的連接層上, 有利於吸收和抑制輻射； 新增電路板的面積以反映20H規則.

對於第二個解決方案, it is usually used when the chip density on the board is low enough and there is enough area around the chip (place the required power copper layer). 在本方案中, 的外層 PCB電路板 是地面層, 中間兩層是訊號/power layer. 訊號層上的電源採用寬線佈線, 可以使電源電流的路徑阻抗降低, 訊號微帶路徑的阻抗也很低, 內層的訊號輻射也可以被外層遮罩. 從EMI控制的角度, 這是現時最好的4層PCB結構. 主要注意：訊號和功率混合層中間兩層之間的距離應加寬, 佈線方向應垂直，避免串擾； 應適當控制板面積，以反映20小時規則； 如果要控制接線阻抗, 上述解決方案應非常小心地佈置在銅島下方，以便供電和接地. 此外, 電源或接地層上的銅應盡可能互連，以確保直流和低頻連接.

(3) Stacking of six-layer circuit boards

For the design with higher chip density and higher clock frequency, the design of 6-layer board should be considered

Recommended stacking method:

1. SIGGNDSIGPWRGNDSIG;

For this kind of scheme, 這種分層方案可以獲得更好的信號完整性, 訊號層與地面層相鄰, 電源層和接地層配對, 可以更好地控制各佈線層的阻抗, 二是地層能很好地吸收磁力線. 電源和接地層完好時, 它可以為每個訊號層提供更好的返回路徑.

2. GNDSIGGNDPWRSIGGND;

For this kind of scheme, 這種方案只適用於器件密度不是很高的情况, 這種疊片具有上疊片的所有優點, 頂層和底層的地平面相對完整, 可以作為更好的遮罩層使用. 應注意的是，電源層應靠近不是主要部件表面的層, 因為底層的平面會更完整. 因此, EMI效能優於第一種解決方案.

總結：對於六層電路板方案, 電源層和接地層之間的距離應盡可能小，以獲得良好的電源和接地耦合. 然而, 雖然板的厚度為62mil，層間距减小, 控制主電源與地面層之間的間距很難. 比較第一個方案與第二個方案, 第二個方案的成本將大大新增. 因此, 堆疊時，我們通常選擇第一個選項. 設計時, follow the 20H rule and the mirror layer rule design

(4) Stacking of eight-layer circuit boards

Eight-layer circuit boards usually use the following three stacking methods

1. 由於電磁吸收差和電源阻抗大，這不是一種好的層壓方法. Its structure is as follows:

1訊號1部件表面, microstrip trace layer

2Signal2 internal 微帶佈線層, better wiring layer (X direction)

3Ground

4Signal3 stripline routing layer, better routing layer (Y direction)

5Signal4 stripline routing layer

6Power

7Signal5 internal 微帶佈線層

8Signal6 microstrip trace layer

2. 它是第3種疊加方法的變體. 由於添加了參攷層, 具有更好的EMI效能, 並且可以很好地控制各訊號層的特性阻抗.

1Signal1 component surface, microstrip wiring layer, good wiring layer

2Ground formation, good electromagnetic wave absorption ability

3Signal2 stripline routing layer, good routing layer

4Power power layer, and the ground layer below form excellent electromagnetic absorption

5Ground formation

6Signal3 stripline routing layer, good routing layer

7Power stratum, with large power supply impedance

8Signal4 microstrip wiring layer, good wiring layer

3. 最佳疊加方法, 由於使用了多層地面參照平面, 它具有很好的地磁吸收能力.

1訊號1部件表面, microstrip wiring layer, good wiring layer

2 Ground stratum, good electromagnetic wave absorption ability

3 Signal2 stripline routing layer, good routing layer

4 Power layer, and the ground layer below form excellent electromagnetic absorption

5 Ground

6 Signal3 stripline routing layer, good routing layer

7 Ground stratum, good electromagnetic wave absorption ability

8 Signal4 microstrip wiring layer, good wiring layer

Three, summary

How to choose how many layers of boards are used for design and what method of stacking depends on many factors such as the number of signal networks on the circuit board, 設備密度, 引脚密度, 訊號頻率, PCB板 大小等. 我們必須綜合考慮這些因素.