團體服,班服,熱轉印,團體服訂做
    關於我們   最新消息   印製技術   熱轉印   班服設計   服裝款式
最新消息 > 淺談PCB疊層設計

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://www.eepw.com.cn/article/201807/384057.htm"

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。本文引用地址:http:www.eepw.com.cnarticle201807384057.htm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。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:●元件面、焊接面為完整的地平面(屏蔽);●無相鄰平行布線層;●所有信號層盡可能與地平面相鄰;●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。常用的層疊結構:4層板下面通過4層板的例子來說明如何優選各種層疊結構的排列組合方式。對于常用的4層板來說,有以下幾種層疊方式(從頂層到底層)。(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)。顯然,方案3電源層和地層缺乏有效的耦合,不應該被采用。那么方案1和方案2應該如何進行選擇呢?一般情況下,設計人員都會選擇方案1作為4層板的結構。選擇的原因并非方案2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1較為妥當。但是當在頂層和底層都需要放置元器件,而且內部電源層和地層之間的介質厚度較大,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1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,則應該選用方案2來制板。如果采用層疊結構,那么電源層和地線層本身就已經耦合,考慮對稱性的要求,一般采用方案1。6層板在完成4層板的層疊結構分析后,下面通過一個6層板組合方式的例子來說明6層板層疊結構的排列組合方式和優選方法。(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),Siganl_3(Inner_3),POWER(Inner_4),Siganl_4(Bottom)。方案1采用了4層信號層和2層內部電源接地層,具有較多的信號層,有利于元器件之間的布線工作,但是該方案的缺陷也較為明顯,表現為以下兩方面。①電源層和地線層分隔較遠,沒有充分耦合。②信號層Siganl_2(Inner_2)和Siganl_3(Inner_3)直接相鄰,信號隔離性不好,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相對于方案1,電源層和地線層有了充分的耦合,比方案1有一定的優勢,但是Siganl_1(Top)和Siganl_2(Inner_1)以及Siganl_3(Inner_4)和Siganl_4(Bottom)信號層直接相鄰,信號隔離不好,容易發生串擾的問題并沒有得到解決。(3)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),POWER(Inner_3),GND(Inner_4),Siganl_3(Bottom)。相對于方案1和方案2,方案3減少了一個信號層,多了一個內電層,雖然可供布線的層面減少了,但是該方案解決了方案1和方案2共有的缺陷。①電源層和地線層緊密耦合。②每個信號層都與內電層直接相鄰,與其他信號層均有有效的隔離,不易發生串擾。③Siganl_2(Inner_2)和兩個內電層GND(Inner_1)和POWER(Inner_3)相鄰,可以用來傳輸高速信號。兩個內電層可以有效地屏蔽外界對Siganl_2(Inner_2)層的干擾和Siganl_2(Inner_2)對外界的干擾。綜合各個方面,方案3顯然是最優化的一種,同時,方案3也是6層板常用的層疊結構。通過對以上兩個例子的分析,相信讀者已經對層疊結構有了一定的認識,但是在有些時候,某一個方案并不能滿足所有的要求,這就需要考慮各項設計原則的優先級問題。遺憾的是由于電路板的板層設計和實際電路的特點密切相關,不同電路的抗干擾性能和設計側重點各有所不同,所以事實上這些原則并沒有確定的優先級可供參考。但可以確定的是,設計原則2(內部電源層和地層之間應該緊密耦合)在設計時需要首先得到滿足,另外如果電路中需要傳輸高速信號,那么設計原則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)就必須得到滿足。10層板PCB典型10層板設計一般通用的布線順序是TOP--GND---信號層---電源層---GND---信號層---電源層---信號層---GND---BOTTOM本身這個布線順序并不一定是固定的,但是有一些標準和原則來約束:如top層和bottom的相鄰層用GND,確保單板的EMC特性;如每個信號層優選使用GND層做參考平面;整個單板都用到的電源優先鋪整塊銅皮;易受干擾的、高速的、沿跳變的優選走內層等等。下表給出了多層板層疊結構的參考方案,供參考。PCB設計之疊層結構改善案例(From金百澤科技)問題點產品有8組網口與光口,測試時發現第八組光口與芯片間的信號調試不通,導致光口8調試不通,無法工作,其他7組光口通信正常。1、問題點確認根據客戶端提供的信息,確認為L6層光口8與芯片8之間的兩條差分阻抗線調試不通;2、客戶提供的疊構與設計要求改善措施影響阻抗信號因素分析:線路圖分析:客戶L56層阻抗設計較為特殊,L6層阻抗參考L5L7層,L5層阻抗參考L4L6層,其中L5L6層互為參考層,中間未做地層屏蔽,光口8與芯片8之間線路較長,L6層與L5層間存在較長的平行信號線(約30%長度)容易造成相互干擾,從而影響了阻抗的精準度,阻抗線的設計屏蔽層不完整,也造成阻抗的不連續性,其他7組部分也有相似問題,但相對較輕微。L56層存在特殊設計(均為信號層,存在差分阻抗平行設計、相鄰阻抗層間未設計參考地層),客戶端未充分考慮相鄰層走線存在的干擾,導致調試不通問題。與客戶溝通對疊層進行優化,將L45、L56、L67層結構進行了調整,介質層厚度分別由20.87mil、6mil、13mil調整為5.12mil、22.44mil、5.12mil,將而L4、L7間的參考地層間的距離拉近,L56層互為參考且屏蔽不足的線路層距離拉遠,減少干擾。優化后的疊層結構:優化后的阻抗匹配:改善效果通過調整疊層結構,拉大L56層相鄰信號層之間的距離,串擾造成的系統故障問題得到解決。

關鍵字標籤:heavy copper circuit board manufacturers