一文了解PCB层叠设计

[导读]PCB的层数多少取决于电路板的复杂程度，从PCB的加工过程来看，多层PCB是将多个“双面板PCB”通过叠加、压合工序制造出来的。但多层PCB的层数、各层之间的叠加顺序及板材选择是由电路板设计师决定的，这就是所谓的“PCB层叠设计”。

PCB的层数多少取决于电路板的复杂程度，从PCB的加工过程来看，多层PCB是将多个“双面板PCB”通过叠加、压合工序制造出来的。但多层PCB的层数、各层之间的叠加顺序及板材选择是由电路板设计师决定的，这就是所谓的“PCB层叠设计”。

消费类的很多产品，很多公司只给出板厚，层数以及管控阻抗值，叠层的设计都是板厂来进行。随着产品的速率提升，叠层设计不再是PCB板厂的专属，已成为很多公司SI信号完整性工程师日常操作，正如系统的更新，跟上时代是永恒不变的主题。

PCB层叠设计需考虑的因素

一款PCB设计的层数及层叠方案取决于以下几个因素：

1、硬件成本：PCB层数的多少与最终的硬件成本直接相关，层数越多硬件成本就越高，以消费类产品为代表的硬件PCB一般对于层数有最高限制，例如笔记本电脑产品的主板PCB层数通常为4~6层，很少超过8层;

2、高密元器件的出线：以BGA封装器件为代表的高密元器件，此类元器件的出线层数基本决定了PCB板的布线层层数;

3、信号质量控制：对于高速信号比较集中的PCB设计，如果重点关注信号质量，那么就要求减少相邻层布线以降低信号间串扰，这时布线层层数与参考层层数(Ground层或Power层)的比例最好是1:1，就会造成PCB设计层数的增加;反之，如果对于信号质量控制不强制要求，则可以使用相邻布线层方案，从而降低PCB层数;

4、原理图信号定义：原理图信号定义会决定PCB布线是否“通顺”，糟糕的原理图信号定义会导致PCB布线不顺、布线层数增加;

5、PCB厂家加工能力基线：PCB设计者给出的层叠设计方案(叠层方式、叠层厚度等)，必须要充分考虑PCB厂家的加工能力基线，如：加工流程、加工设备能力、常用PCB板材型号等。

PCB层叠设计需要在以上所有设计影响因素中寻求优先级和平衡点。

PCB层叠设计的一般规则

1、地层与信号层之间应紧密耦合，意思就是说，地层与电源层之间的距离应尽量小，介质厚度应尽量小，以增大电源层与地层之间的电容(如果这里不明白，大家可以想一下平板电容，电容的大小与间距成反比)。

2、两个信号层之间尽量不要直接相邻，这样容易发生信号的串扰，影响电路的性能。

3、对于多层电路板，例如4层板，6层板，一般要求信号层尽量与一个内电层(地层或者电源层)相邻，这样可以利用内电层的大面积覆铜来起到屏蔽信号层的作用，从而有效的避免了信号层之间的串扰。

4、对于高速信号层，一般要位于两个内电层之间，这样做的目的是一方面起到对高速信号提供一个有效的屏蔽层，另一方面则将高速信号限制在两个内电层之间，减小对其他信号层的干扰。

5、要考虑层叠结构的对称性。

6、多个接地的内电层可以有效的降低接地阻抗。

推荐的层叠结构

1、把高频走线布在顶层，以避免高频走线过程中使用到过孔而引入感应电感。在顶层隔离器和发送接收电路的数据线用高频走线直接相连。