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隨著高速電路的不斷涌現(xiàn)，PCB板的復(fù)雜度也越來越高，為了避免電氣因素的干擾，信號層和電源層必須分離，所以就牽涉到多層 PCB的設(shè)計，即疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計。

多層PCB內(nèi)部線路

好的疊層設(shè)計不僅可以有效地提高電源質(zhì)量、減少串擾和EMI、提高信號傳輸性能，還能節(jié)約成本，為布線提供便利，這是任何高速PCB設(shè)計者都必須首先考慮的問題。

廢話不多說，直接上干貨!

01 PCB疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計10大通用原則

1.信號層與地層或電源層相鄰，避免兩信號層直接相連

在多層PCB中，通常包含有信號層(S)、電源層(P)平面和地層(GND)，三者如何排布呢?

電源層和地層通常是沒有分割的實體平面，能為相鄰信號走線的電流提供一個好的低阻抗的電流返回路徑。因此，信號層多與電源層或地層相鄰。而且電源層和地層使用大面積鋪銅(故電源層和地層也叫鋪銅層)，其大銅膜能為信號層提供屏蔽，利于阻抗控制和提高信號質(zhì)量。

另外，應(yīng)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(dǎo)致電路功能失效。在兩信號層之間加入地層可以有效地避免串擾。

2.頂層和底層多是信號層

多層PCB的頂層和底層通常用于放置元器件和少量走線，因此多是信號層。一般頂層是元器件，那元器件下面(第二層)可設(shè)為地層，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面。

頂層多放置元器件

另外，注意頂層與底層的這些信號走線不能太長，以減少走線產(chǎn)生的直接輻射。

3.參考平面優(yōu)先選擇地層

電源層和地層都可以作為參考平面，且有一定的屏蔽作用。

兩者的區(qū)別在于：電源層具有較高的特性阻抗，與參考電平存在較大的電位勢差;而地層一般作接地處理，并作為基準電平參考點，其屏蔽效果遠遠好于電源層。

所以，在選擇參考平面時，優(yōu)先選擇地層。

4.高速信號層位于信號中間層

電路中的高速信號傳輸層應(yīng)該是信號中間層，并且夾在兩個鋪銅層之間。這樣兩個鋪銅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鋪銅層之間，不對外造成干擾。

5.電源層與地層最好成對出現(xiàn)

電源層與地層成對出現(xiàn)，縮短電源和地層的距離，可以降低電源的阻抗，利于電源的穩(wěn)定和減少EMI。尤其是主電源盡可能與其對應(yīng)地層相鄰。在高速情況下，可以加入多余的地層來隔離信號層，但建議不要多加電源層來隔離，因為電源層會帶來較多的高頻噪聲干擾。

6.鋪銅層平衡設(shè)計

鋪銅層，即電源層或地層最好成對稱排布，如6層板的第2層與第5層，或者第3層與第4層要一起鋪銅，這是考慮到工藝上平橫結(jié)構(gòu)的要求，因為不平衡的鋪銅層可能會導(dǎo)致PCB膨脹時的翹曲變形。

7.多電源層遠離高速信號層

多電源層要注意遠離高速數(shù)字信號布線。因為多電源層會被分割成幾個電壓不同的實體區(qū)域，如果緊靠多電源層的是信號層，那么其附近的信號層上的信號電流將會遭遇不理想的返回路徑，使返回路徑上出現(xiàn)縫隙。

8.采用偶數(shù)層結(jié)構(gòu)

經(jīng)典的PCB疊層設(shè)計幾乎全部是偶數(shù)層的，而不是奇數(shù)層的。偶數(shù)層印制電路板具有成本優(yōu)勢，同時偶數(shù)層比奇數(shù)層更能避免電路板翹曲。

9.布線組合安排在鄰近層

為了完成復(fù)雜的布線，走線的層間轉(zhuǎn)換是不可避免的。一個信號路徑所跨越的兩個層稱為一個“布線組合”。最好的布線組合設(shè)計是避免返回電流從一個參考平面流到另一個參考平面，而是從一個參考平面的一個點(面)流到另一個點(面)。

因此，布線組合最好安排在鄰近層，因為一個經(jīng)過多層的路徑對于返回電流而言是不通暢的。雖然可以通過在過孔附近放置去耦電容或者減小參考平面間的介質(zhì)厚度等來減小地彈，但也非一個好的設(shè)計。

10.相鄰信號層布線方向正交

在同一信號層上，應(yīng)保證大多數(shù)布線的方向是一致的，同時應(yīng)與相鄰信號層的布線方向正交。例如，可以將一個信號層的布線方向設(shè)為"Y軸”走向，而將另一個相鄰的信號層布線方向設(shè)為“X軸”走向。

以上是我們進行疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計時遵循的一些規(guī)則，但在實際情況中，有些規(guī)則是相互制約的，因此需要根據(jù)實際的情況進行權(quán)衡決定，得到合理的疊層方案。

以常用的四層板為例，以下幾種疊層方式怎么選?

四層板疊層方案

顯然，方案C的電源層和地層缺乏有效的耦合，不應(yīng)該被采用。那么方案A和方案B應(yīng)該如何進行選擇呢?

一般情況下，設(shè)計人員都會選擇方案A作為四層板的結(jié)構(gòu)。選擇的原因并非方案B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A較為妥當。

但是當在頂層和底層都需要放置元器件，而且內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)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A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(yīng)該選用方案B來制板。

02 多層板常用的疊層結(jié)構(gòu)

以下是常見的4-10層板的疊層結(jié)構(gòu)，每一種疊層都有他的利與弊，有的是便于布局布線，有的是EMC性能比較好，有的是信號完整性比較好，有的是成本較低...實際使用的時候會根據(jù)不同的需求選取不同的疊層結(jié)構(gòu)。

多層板常用的疊層方案，整理：華秋商城

03 多層板制造：如何做好疊層與阻抗匹配?

經(jīng)過多次“頭腦風(fēng)暴”，PCB疊層結(jié)構(gòu)終于設(shè)計好了!但這僅僅是從電路設(shè)計的角度確定了疊層結(jié)構(gòu)，要把設(shè)計圖變成真正的電路板，還需要選擇合理的層壓結(jié)構(gòu)和做好阻抗控制!凡需要做阻抗控制的多層板，在生產(chǎn)前都需要對層壓結(jié)構(gòu)和阻抗控制進行匹配，并計算出對應(yīng)的線寬和線距。

不過，以上問題都不是問題，因為來華秋一鍵就能幫你搞定!

一方面，華秋提供多種常用的層壓結(jié)構(gòu)供用戶選擇，滿足市面上大部分疊層需求。

要知道層壓結(jié)構(gòu)的核心在于PP片的厚度。因為pp片越薄阻抗越小，PP片越厚阻抗就會越高。所以我們可以通過調(diào)PP的厚度來匹配所需的阻抗。也就是當阻抗線不能調(diào)整了，調(diào)整PP片的厚度是最佳選擇。

因此，為方便用戶快速找到合適的層壓結(jié)構(gòu)，華秋提供了3種常用的PP厚度供選用，分別是：7628、2116、1080，滿足大部分制造需求。

華秋常用疊層結(jié)構(gòu)選項

下面我們以四層板、1.6板厚為例，看看這三種層壓結(jié)構(gòu)的的PP厚度區(qū)別。

華秋四層板層壓結(jié)構(gòu)圖(7628型)：PP厚度0.2mm。

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華秋四層板層壓結(jié)構(gòu)圖(2116型)：PP厚度0.125mm。

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華秋四層板層壓結(jié)構(gòu)圖(1080型)：PP厚度0.08mm。

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另一方面，如何做好阻抗控制是眾多用戶頭疼的難題，但在華秋，So easy!華秋會根據(jù)不同的疊層自動計算不同阻抗控制對應(yīng)的線寬線距，為用戶做好阻抗匹配，不用人為進行復(fù)雜的阻抗計算，省力又省心!

在華秋下單選擇疊層結(jié)構(gòu)時，一鍵選擇“華秋幫我匹配疊層”，便有專業(yè)工程師跟進訂單，幫客戶做好疊層生產(chǎn)。

也可以選擇“我自己匹配疊層”，填好基礎(chǔ)參數(shù)后，點擊“計算”，即可查看不同阻抗控制對應(yīng)的線寬線距，幫助客戶合理匹配疊層結(jié)構(gòu)和阻抗控制。

客戶可自行匹配疊層

華秋提供疊層匹配阻抗的計算

審核編輯：湯梓紅