PCB叠层设计的介绍与应用

分享到:

如今,电子产品日益紧凑的趋势要求多层印刷电路板的三维设计。但是,层堆叠提出了与此设计观点相关的新问题。其中一个问题就是为项目获取高质量的叠层构建。
 
随着生产越来越多的由多层组成的复杂印刷电路,PCB的堆叠在变得尤为重要。
 
良好的PCB叠层设计对于减少PCB回路和相关电路的辐射至关重要。相反,不良的堆积可能会显着增加辐射,从安全角度来看这是有害的。
 
什么是PCB叠层?
在最终布局设计完成之前,PCB叠层将PCB的绝缘体和铜分层放置。开发有效的堆叠是一个复杂的过程。PCB在物理设备之间连接电源和信号,而电路板材料的正确分层直接影响其功能。
 
为什么要进行PCB叠层?
开发PCB叠层对于设计高效电路板至关重要。PCB叠层具有许多好处,因为多层结构可以提高能量分配能力、防止电磁干扰、限制交叉干扰并支持高速信号传输。
 
尽管堆叠的主要目的是通过多层将多个电子电路放置在一块板上,但PCB堆叠的结构也提供了其他重要优势。这些措施包括最大程度地降低电路板对外部噪声的脆弱性,并减少高速系统的串扰和阻抗问题。
 
良好的PCB叠层也可以帮助确保较低的最终生产成本。通过最大化效率并改善整个项目的电磁兼容性,PCB叠层可以有效节省的时间和资金。
5555
 
图源:pixabay
 
PCB叠层设计注意事项和规则
● 层数
简单的堆叠可能包括四层PCB,而更复杂的板则需要专业的顺序层压。尽管更为复杂,但更高的层数允许设计人员有更多的布置空间,而不会增加遇到不可能的解决方案的风险。
 
通常,需要八层或更多层才能获得最佳的层布置和间隔以最大化功能。在多层板上使用质量平面和电源平面还可以减少辐射。
 
● 层排列
构成电路的铜层和绝缘层的布置构成了PCB重叠操作。防止PCB翘曲需在布置各层时,使板的横截面对称且平衡。例如,在八层板中,第二层和第七层厚度应相似以实现最佳平衡。
 
信号层应始终与平面相邻,而电源平面和质量平面则严格耦合在一起。最好使用多个接地层,因为它们通常可以减少辐射并降低接地阻抗。
 
● 图层材质类型
每个基板的热、机械和电特性以及它们如何相互作用对选择PCB叠层材料选择至关重要。
 
电路板通常由坚固的玻璃纤维基板芯组成,可提供PCB的厚度和刚性。某些柔性PCB可能由柔性高温塑料制成。
 
表面层是附着在板上的由铜箔制成的薄箔。在双面PCB的两面都存在铜,铜的厚度根据PCB叠层的层数而变化。
 
在铜箔的顶部覆盖一层阻焊层,以使铜线迹与其他金属接触。这种材料对于帮助用户避免焊接跳线的正确位置至关重要。
 
在阻焊层上施加丝网印刷层,以添加符号,数字和字母,以便于组装,并使人们可以更好地理解电路板。
 
● 确定布线和通孔
设计人员应该在层之间的中间层上布线高速信号。这允许接地平面提供屏蔽,该屏蔽包含从轨道高速发射的辐射。
 
信号电平靠近平面电平的放置使返回电流可以在相邻平面上流动,从而将返回路径电感降至最低。相邻电源和接地层之间没有足够的电容,无法使用标准构造技术提供500 MHz以下的去耦。
 
● 层之间的间距
由于电容减小,因此信号和电流返回平面之间的紧密耦合至关重要。电源和接地层也应紧密耦合在一起。
 
信号层即使位于相邻平面中也应始终彼此靠近。层之间的紧密耦合和间隔对于不间断的信号和整体功能至关重要。
 
 总结 
PCB叠层技术存在许多不同的多层PCB板设计。当涉及多层时,必须结合考虑内部结构和表面布局的三维方法。随着现代电路的高运行速度,必须进行仔细的PCB叠层设计以提高分配能力并限制干扰。设计不良的PCB可能会降低信号传输、可生产性、功率传输和长期可靠性。
 
继续阅读
PCB叠层设计的介绍与应用

在最终布局设计完成之前,PCB叠层将PCB的绝缘体和铜分层放置。开发有效的堆叠是一个复杂的过程。PCB在物理设备之间连接电源和信号,而电路板材料的正确分层直接影响其功能。