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[導(dǎo)讀]層疊結(jié)構(gòu)是影響PCB板EMC性能的一個(gè)重要因素,也是抑制電磁干擾的一個(gè)重要手段。本節(jié)將介紹多層PCB板層疊結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容。

1.1多層板設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)多層PCB電路板之前,設(shè)計(jì)者需要首先根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容(EMC:Electro Magnetic Compatibility)的要求來確定所采用的電路板結(jié)構(gòu),也就是決定采用4層、6層、還是更多層數(shù)的電路板。確定層數(shù)之后,再確定內(nèi)電層的放置位置以及如何在這些層上分布不同的信號(hào)。這就是多層PCB層疊結(jié)構(gòu)的選擇問題。層疊結(jié)構(gòu)是影響PCB板EMC性能的一個(gè)重要因素,也是抑制電磁干擾的一個(gè)重要手段。本節(jié)將介紹多層PCB板層疊結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容。

1.1.1層數(shù)的選擇和疊加原則

確定多層PCB板的層疊結(jié)構(gòu)需要考慮較多的因素。從布線方面來說,層數(shù)越多越利于布線,但是制板成本和難度也會(huì)隨之增加。對(duì)于生產(chǎn)廠家來說,層疊結(jié)構(gòu)對(duì)稱與否是PCB板制造時(shí)需要關(guān)注的焦點(diǎn),所以層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求,以達(dá)到最佳的平衡。

對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員來說,在完成元器件的預(yù)布局后,會(huì)對(duì)PCB的布線瓶頸處進(jìn)行重點(diǎn)分析。結(jié)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(hào)線如差分線、敏感信號(hào)線等的數(shù)量和種類來確定信號(hào)層的層數(shù);然后根據(jù)電源的種類、隔離和抗干擾的要求來確定內(nèi)電層的數(shù)目。這樣,整個(gè)電路板的板層數(shù)目就基本確定了。

確定了電路板的層數(shù)后,接下來的工作便是合理地排列各層電路的放置順序。在這一步驟中,需要考慮的因素主要有以下兩點(diǎn)。

(1)特殊信號(hào)層的分布。

(2)電源層和地層的分布。

如果電路板的層數(shù)越多,特殊信號(hào)層、地層和電源層的排列組合的種類也就越多,如何來確定哪種組合方式最優(yōu)也越困難,但總的原則有以下幾條。

(1)信號(hào)層應(yīng)該與一個(gè)內(nèi)電層相鄰(內(nèi)部電源層或內(nèi)部地層),利用內(nèi)電層的大銅膜來為信號(hào)層提供屏蔽。

(2)內(nèi)部電源層和地層之間應(yīng)該緊密耦合,也就是說,內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度應(yīng)該取較小的值,以提高電源層和地層之間的電容,增大諧振頻率。內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度可以在Protel的LayerStackManager(層堆棧管理器)中進(jìn)行設(shè)置。選擇【Design】/【LayerStackManager…】命令,系統(tǒng)彈出層堆棧管理器對(duì)話框,用鼠標(biāo)雙擊Prepreg文本,彈出對(duì)話框,可在該對(duì)話框的Thickness選項(xiàng)中改變絕緣層的厚度。

如果電源和地線之間的電位差不大的話,可以采用較小的絕緣層厚度,例如5mil(0.127mm)。

(3)電路中的高速信號(hào)傳輸層應(yīng)該是信號(hào)中間層,并且夾在兩個(gè)內(nèi)電層之間。這樣兩個(gè)內(nèi)電層的銅膜可以為高速信號(hào)傳輸提供電磁屏蔽,同時(shí)也能有效地將高速信號(hào)的輻射限制在兩個(gè)內(nèi)電層之間,不對(duì)外造成干擾。

(4)避免兩個(gè)信號(hào)層直接相鄰。相鄰的信號(hào)層之間容易引入串?dāng)_,從而導(dǎo)致電路功能失效。在兩信號(hào)層之間加入地平面可以有效地避免串?dāng)_。

(5)多個(gè)接地的內(nèi)電層可以有效地降低接地阻抗。例如,A信號(hào)層和B信號(hào)層采用各自單獨(dú)的地平面,可以有效地降低共模干擾。

(6)兼顧層結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。

1.1.2常用的層疊結(jié)構(gòu)

下面通過4層板的例子來說明如何優(yōu)選各種層疊結(jié)構(gòu)的排列組合方式。

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對(duì)于常用的4層板來說,通常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(yīng)該被采用。

那么方案1和方案2應(yīng)該如何進(jìn)行選擇呢?一般情況下,設(shè)計(jì)人員都會(huì)選擇方案1作為4層板的結(jié)構(gòu)。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(dāng)。但是當(dāng)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(shí),就需要考慮哪一層布置的信號(hào)線較少。對(duì)于方案1而言,底層的信號(hào)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2來制板。

如果采用如圖11-1所示的層疊結(jié)構(gòu),那么電源層和地線層本身就已經(jīng)耦合,考慮對(duì)稱性的要求,一般采用方案1。

在完成4層板的層疊結(jié)構(gòu)分析后,下面通過一個(gè)6層板組合方式的例子來說明6層板層疊結(jié)構(gòu)的排列組合方式和優(yōu)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(hào)層和2層內(nèi)部電源/接地層,具有較多的信號(hào)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(xiàn)為以下兩方面。

①電源層和地線層分隔較遠(yuǎn),沒有充分耦合。

②信號(hào)層Siganl_2(Inner_2)和Siganl_3(Inner_3)直接相鄰,信號(hào)隔離性不好,容易發(fā)生串?dāng)_。

(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(duì)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(yōu)勢(shì),但是Siganl_1(Top)和Siganl_2(Inner_1)以及Siganl_3(Inner_4)和Siganl_4(Bottom)信號(hào)層直接相鄰,信號(hào)隔離不好,容易發(fā)生串?dāng)_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(duì)于方案1和方案2,方案3減少了一個(gè)信號(hào)層,多了一個(gè)內(nèi)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(gè)信號(hào)層都與內(nèi)電層直接相鄰,與其他信號(hào)層均有有效的隔離,不易發(fā)生串?dāng)_。

③Siganl_2(Inner_2)和兩個(gè)內(nèi)電層GND(Inner_1)和POWER(Inner_3)相鄰,可以用來傳輸高速信號(hào)。兩個(gè)內(nèi)電層可以有效地屏蔽外界對(duì)Siganl_2(Inner_2)層的干擾和Siganl_2(Inner_2)對(duì)外界的干擾。

綜合各個(gè)方面,方案3顯然是最優(yōu)化的一種,同時(shí),方案3也是6層板常用的層疊結(jié)構(gòu)。

通過對(duì)以上兩個(gè)例子的分析,相信讀者已經(jīng)對(duì)層疊結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí),但是在有些時(shí)候,某一個(gè)方案并不能滿足所有的要求,這就需要考慮各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則的優(yōu)先級(jí)問題。遺憾的是由于電路板的板層設(shè)計(jì)和實(shí)際電路的特點(diǎn)密切相關(guān),不同電路的抗干擾性能和設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)各有所不同,所以事實(shí)上這些原則并沒有確定的優(yōu)先級(jí)可供參考。但可以確定的是,設(shè)計(jì)原則2(內(nèi)部電源層和地層之間應(yīng)該緊密耦合)在設(shè)計(jì)時(shí)需要首先得到滿足,另外如果電路中需要傳輸高速信號(hào),那么設(shè)計(jì)原則3(電路中的高速信號(hào)傳輸層應(yīng)該是信號(hào)中間層,并且夾在兩個(gè)內(nèi)電層之間)就必須得到滿足。表11-1給出了多層板層疊結(jié)構(gòu)的參考方案,供讀者參考.[!--empirenews.page--]

1.2.1元器件布局的一般原則

設(shè)計(jì)人員在電路板布局過程中需要遵循的一般原則如下。

(1)元器件最好單面放置。如果需要雙面放置元器件,在底層(BottomLayer)放置插針式元器件,就有可能造成電路板不易安放,也不利于焊接,所以在底層(BottomLayer)最好只放置貼片元器件,類似常見的計(jì)算機(jī)顯卡PCB板上的元器件布置方法。單面放置時(shí)只需在電路板的一個(gè)面上做絲印層,便于降低成本。

(2)合理安排接口元器件的位置和方向。一般來說,作為電路板和外界(電源、信號(hào)線)連接的連接器元器件,通常布置在電路板的邊緣,如串口和并口。如果放置在電路板的中央,顯然不利于接線,也有可能因?yàn)槠渌骷淖璧K而無法連接。另外在放置接口時(shí)要注意接口的方向,使得連接線可以順利地引出,遠(yuǎn)離電路板。接口放置完畢后,應(yīng)當(dāng)利用接口元器件的String(字符串)清晰地標(biāo)明接口的種類;對(duì)于電源類接口,應(yīng)當(dāng)標(biāo)明電壓等級(jí),防止因接線錯(cuò)誤導(dǎo)致電路板燒毀。

(3)高壓元器件和低壓元器件之間最好要有較寬的電氣隔離帶。也就是說不要將電壓等級(jí)相差很大的元器件擺放在一起,這樣既有利于電氣絕緣,對(duì)信號(hào)的隔離和抗干擾也有很大好處。

(4)電氣連接關(guān)系密切的元器件最好放置在一起。這就是模塊化的布局思想。

(5)對(duì)于易產(chǎn)生噪聲的元器件,例如時(shí)鐘發(fā)生器和晶振等高頻器件,在放置的時(shí)候應(yīng)當(dāng)盡量把它們放置在靠近CPU的時(shí)鐘輸入端。大電流電路和開關(guān)電路也容易產(chǎn)生噪聲,在布局的時(shí)候這些元器件或模塊也應(yīng)該遠(yuǎn)離邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路等高速信號(hào)電路,如果可能的話,盡量采用控制板結(jié)合功率板的方式,利用接口來連接,以提高電路板整體的抗干擾能力和工作可靠性。

(6)在電源和芯片周圍盡量放置去耦電容和濾波電容。去耦電容和濾波電容的布置是改善電路板電源質(zhì)量,提高抗干擾能力的一項(xiàng)重要措施。在實(shí)際應(yīng)用中,印制電路板的走線、引腳連線和接線都有可能帶來較大的寄生電感,導(dǎo)致電源波形和信號(hào)波形中出現(xiàn)高頻紋波和毛刺,而在電源和地之間放置一個(gè)0.1?F的去耦電容可以有效地濾除這些高頻紋波和毛刺。如果電路板上使用的是貼片電容,應(yīng)該將貼片電容緊靠元器件的電源引腳。對(duì)于電源轉(zhuǎn)換芯片,或者電源輸入端,最好是布置一個(gè)10?F或者更大的電容,以進(jìn)一步改善電源質(zhì)量。

(7)元器件的編號(hào)應(yīng)該緊靠元器件的邊框布置,大小統(tǒng)一,方向整齊,不與元器件、過孔和焊盤重疊。元器件或接插件的第1引腳表示方向;正負(fù)極的標(biāo)志應(yīng)該在PCB上明顯標(biāo)出,不允許被覆蓋;電源變換元器件(如DC/DC變換器,線性變換電源和開關(guān)電源)旁應(yīng)該有足夠的散熱空間和安裝空間,外圍留有足夠的焊接空間等。

1.2.2元器件布線的一般原則

設(shè)計(jì)人員在電路板布線過程中需要遵循的一般原則如下。

(1)元器件印制走線的間距的設(shè)置原則。不同網(wǎng)絡(luò)之間的間距約束是由電氣絕緣、制作工藝和元件大小等因素決定的。例如一個(gè)芯片元件的引腳間距是8mil,則該芯片的【ClearanceConstraint】就不能設(shè)置為10mil,設(shè)計(jì)人員需要給該芯片單獨(dú)設(shè)置一個(gè)6mil的設(shè)計(jì)規(guī)則。同時(shí),間距的設(shè)置還要考慮到生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力。[!--empirenews.page--]

另外,影響元器件的一個(gè)重要因素是電氣絕緣,如果兩個(gè)元器件或網(wǎng)絡(luò)的電位差較大,就需要考慮電氣絕緣問題。一般環(huán)境中的間隙安全電壓為200V/mm,也就是5.08V/mil。所以當(dāng)同一塊電路板上既有高壓電路又有低壓電路時(shí),就需要特別注意足夠的安全間距。

(2)線路拐角走線形式的選擇。為了讓電路板便于制造和美觀,在設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)置線路的拐角模式,可以選擇45°、90°和圓弧。一般不采用尖銳的拐角,最好采用圓弧過渡或45°過渡,避免采用90°或者更加尖銳的拐角過渡。

導(dǎo)線和焊盤之間的連接處也要盡量圓滑,避免出現(xiàn)小的尖腳,可以采用補(bǔ)淚滴的方法來解決。當(dāng)焊盤之間的中心距離小于一個(gè)焊盤的外徑D時(shí),導(dǎo)線的寬度可以和焊盤的直徑相同;如果焊盤之間的中心距大于D,則導(dǎo)線的寬度就不宜大于焊盤的直徑。

導(dǎo)線通過兩個(gè)焊盤之間而不與其連通的時(shí)候,應(yīng)該與它們保持最大且相等的間距,同樣導(dǎo)線和導(dǎo)線之間的間距也應(yīng)該均勻相等并保持最大。

(3)印制走線寬度的確定方法。走線寬度是由導(dǎo)線流過的電流等級(jí)和抗干擾等因素決定的,流過電流越大,則走線應(yīng)該越寬。一般電源線就應(yīng)該比信號(hào)線寬。為了保證地電位的穩(wěn)定(受地電流大小變化影響小),地線也應(yīng)該較寬。實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)印制導(dǎo)線的銅膜厚度

為0.05mm時(shí),印制導(dǎo)線的載流量可以按照20A/mm2進(jìn)行計(jì)算,即0.05mm厚,1mm寬的導(dǎo)線可以流過1A的電流。所以對(duì)于一般的信號(hào)線來說10~30mil的寬度就可以滿足要求了;高電壓,大電流的信號(hào)線線寬大于等于40mil,線間間距大于30mil。為了保證導(dǎo)線的抗剝離強(qiáng)度和工作可靠性,在板面積和密度允許的范圍內(nèi),應(yīng)該采用盡可能寬的導(dǎo)線來降低線路阻抗,提高抗干擾性能。

對(duì)于電源線和地線的寬度,為了保證波形的穩(wěn)定,在電路板布線空間允許的情況下,盡量加粗,一般情況下至少需要50mil。

(4)印制導(dǎo)線的抗干擾和電磁屏蔽。導(dǎo)線上的干擾主要有導(dǎo)線之間引入的干擾、電源線引入的干擾和信號(hào)線之間的串?dāng)_等,合理安排和布置走線及接地方式可以有效減少干擾源,使設(shè)計(jì)出的電路板具備更好的電磁兼容性能。

對(duì)于高頻或者其他一些重要的信號(hào)線,例如時(shí)鐘信號(hào)線,一方面其走線要盡量寬,另一方面可以采取包地的形式使其與周圍的信號(hào)線隔離起來(就是用一條封閉的地線將信號(hào)線“包裹”起來,相當(dāng)于加一層接地屏蔽層)。

對(duì)于模擬地和數(shù)字地要分開布線,不能混用。如果需要最后將模擬地和數(shù)字地統(tǒng)一為一個(gè)電位,則通常應(yīng)該采用一點(diǎn)接地的方式,也就是只選取一點(diǎn)將模擬地和數(shù)字地連接起來,防止構(gòu)成地線環(huán)路,造成地電位偏移。

完成布線后,應(yīng)在頂層和底層沒有鋪設(shè)導(dǎo)線的地方敷以大面積的接地銅膜,也稱為敷銅,用以有效減小地線阻抗,從而削弱地線中的高頻信號(hào),同時(shí)大面積的接地可以對(duì)電磁干擾起抑制作用。

電路板中的一個(gè)過孔會(huì)帶來大約10pF的寄生電容,對(duì)于高速電路來說尤其有害;同時(shí),過多的過孔也會(huì)降低電路板的機(jī)械強(qiáng)度。所以在布線時(shí),應(yīng)盡可能減少過孔的數(shù)量。另外,在使用穿透式的過孔(通孔)時(shí),通常使用焊盤來代替。這是因?yàn)樵陔娐钒逯谱鲿r(shí),有可能因?yàn)榧庸さ脑驅(qū)е履承┐┩甘降倪^孔(通孔)沒有被打穿,而焊盤在加工時(shí)肯定能夠被打穿,這也相當(dāng)于給制作帶來了方便。[!--empirenews.page--]

以上就是PCB板布局和布線的一般原則,但在實(shí)際操作中,元器件的布局和布線仍然是一項(xiàng)很靈活的工作,元器件的布局方式和連線方式并不唯一,布局布線的結(jié)果很大程度上還是取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和思路。可以說,沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以評(píng)判布局和布線方案的對(duì)與錯(cuò),只能比較相對(duì)的優(yōu)和劣。所以以上布局和布線原則僅作為設(shè)計(jì)參考,實(shí)踐才是評(píng)判優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3多層PCB板布局和布線的特殊要求

相對(duì)于簡單的單層板和雙層板,多層PCB板的布局和布線有其獨(dú)特的要求。

對(duì)于多層PCB板的布局,歸納起來就是要合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局。其目的一是為了給后面的內(nèi)電層的分割帶來便利,同時(shí)也可以有效地提高元器件之間的抗干擾能力。

所謂合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局,就是將使用相同電源等級(jí)和相同類型地的元器件盡量放在一起。例如當(dāng)電路原理圖上有+3.3V、+5V、-5V、+15V、-15V等多個(gè)電壓等級(jí)時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將使用同一電壓等級(jí)的元器件集中放置在電路板的某一個(gè)區(qū)域。當(dāng)然這個(gè)布局原則并不是布局的唯一標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還需要兼顧其他的布局原則(雙層板布局的一般原則),這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際需求來綜合考慮各種因素,在滿足其他布局原則的基礎(chǔ)上,盡量將使用相同電源等級(jí)和相同類型地的元器件放在一起。對(duì)于多層PCB板的布線,歸納起來就是一點(diǎn):先走信號(hào)線,后走電源線。這是因?yàn)槎鄬影宓碾娫春偷赝ǔ6纪ㄟ^連接內(nèi)電層來實(shí)現(xiàn)。這樣做的好處是可以簡化信號(hào)層的走線,并且通過內(nèi)電層這種大面積銅膜連接的方式來有效降低接地阻抗和電源等效內(nèi)阻,提高電路的抗干擾能力;同時(shí),大面積銅膜所允許通過的最大電流也加大了。

一般情況下,設(shè)計(jì)人員需要首先合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局,同時(shí)兼顧其他布局原則,然后按照前面章節(jié)所介紹的方法對(duì)元器件進(jìn)行布線(只布信號(hào)線),完成后分割內(nèi)電層,確定內(nèi)電層各部分的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào),最后通過內(nèi)電層和信號(hào)層上的過孔和焊盤來進(jìn)行連接。焊盤和過孔在通過內(nèi)電層時(shí),與其具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的焊盤或過孔會(huì)通過一些未被腐蝕的銅膜連接到內(nèi)電層,而不屬于該網(wǎng)絡(luò)的焊盤周圍的銅膜會(huì)被完全腐蝕掉,也就是說不會(huì)與該內(nèi)電層導(dǎo)通。

1.3中間層創(chuàng)建與設(shè)置

中間層,就是在PCB板頂層和底層之間的層,讀者可以參考圖中的標(biāo)注進(jìn)行理解。那中間層在制作過程中是如何實(shí)現(xiàn)的呢?簡單地說多層板就是將多個(gè)單層板和雙層板壓制而成,中間層就是原先單層板和雙層板的頂層或底層。在PCB板的制作過程中,首先需要在一塊基底材料(一般采用合成樹脂材料)的兩面敷上銅膜,然后通過光繪等工藝將圖紙中的導(dǎo)線連接關(guān)系轉(zhuǎn)換到印制板的板材上(對(duì)圖紙中的印制導(dǎo)線、焊盤和過孔覆膜加以保護(hù),防止這些部分的銅膜在接下來的腐蝕工藝中被腐蝕),再通過化學(xué)腐蝕的方式(以FeCl3或H2O2為主要成分的腐蝕液)將沒有覆膜保護(hù)部分的銅膜腐蝕掉,最后完成鉆孔,印制絲印層等后期處理工作,這樣一塊PCB板就基本制作完成了。同理,多層PCB板就是在多個(gè)板層完成后再采取壓制工藝將其壓制成一塊電路板,而且為了減少成本和過孔干擾,多層PCB板往往并不比雙層板和單層板厚多少,這就使得組成多層PCB板的板層相對(duì)于普通的雙層板和單層板往往厚度更小,機(jī)械強(qiáng)度更低,導(dǎo)致對(duì)加工的要求更高。所以多層PCB板的制作費(fèi)用相對(duì)于普通的雙層板和單層板就要昂貴許多。[!--empirenews.page--]

但由于中間層的存在,多層板的布線變得更加容易,這也是選用多層板的主要目的。然而在實(shí)際應(yīng)用中,多層PCB板對(duì)手工布線提出了更高的要求,使得設(shè)計(jì)人員需要更多地得到EDA軟件的幫助;同時(shí)中間層的存在使得電源和信號(hào)可以在不同的板層中傳輸,信號(hào)的隔離和抗干擾性能會(huì)更好,而且大面積的敷銅連接電源和地網(wǎng)絡(luò)可以有效地降低線路阻抗,減小因?yàn)楣餐拥卦斐傻牡仉娢黄?。因此,采用多層板結(jié)構(gòu)的PCB板通常比普通的雙層板和單層板有更好的抗干擾性能。

1.3.1中間層的創(chuàng)建

Protel系統(tǒng)中提供了專門的層設(shè)置和管理工具—LayerStackManager(層堆棧管理器)。這個(gè)工具可以幫助設(shè)計(jì)者添加、修改和刪除工作層,并對(duì)層的屬性進(jìn)行定義和修改。選擇【Design】/【LayerStackManager…】命令,彈出層堆棧管理器屬性設(shè)置對(duì)話框。

上圖所示的是一個(gè)4層PCB板的層堆棧管理器界面。除了頂層(TopLayer)和底層(BottomLayer)外,還有兩個(gè)內(nèi)部電源層(Power)和接地層(GND),這些層的位置在圖中都有清晰的顯示。雙擊層的名稱或者單擊Properties按鈕可以彈出層屬性設(shè)置對(duì)話框,如圖11-3所示。

在該對(duì)話框中有3個(gè)選項(xiàng)可以設(shè)置。

(1)Name:用于指定該層的名稱。

(2)Copperthickness:指定該層的銅膜厚度,默認(rèn)值為1.4mil。銅膜越厚則相同寬度的導(dǎo)線所能承受的載流量越大。

(3)Netname:在下拉列表中指定該層所連接的網(wǎng)絡(luò)。本選項(xiàng)只能用于設(shè)置內(nèi)電層,信號(hào)層沒有該選項(xiàng)。如果該內(nèi)電層只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)例如“+5V”,那么可以在此處指定網(wǎng)絡(luò)名稱;但是如果內(nèi)電層需要被分割為幾個(gè)不同的區(qū)域,那么就不要在此處指定網(wǎng)絡(luò)名稱。

在層間還有絕緣材質(zhì)作為電路板的載體或者用于電氣隔離。其中Core和Prepreg都是絕緣材料,但是Core是板材的雙面都有銅膜和連線存在,而Prepreg只是用于層間隔離的絕緣物質(zhì)。兩者的屬性設(shè)置對(duì)話框相同,雙擊Core或Prepreg,或者選擇絕緣材料后單擊Properties按鈕可以彈出絕緣層屬性設(shè)置對(duì)話框。

絕緣層的厚度和層間耐壓、信號(hào)耦合等因素有關(guān),在前面的層數(shù)選擇和疊加原則中已經(jīng)介紹過。如果沒有特殊的要求,一般選擇默認(rèn)值。

除了“Core”和“Prepreg”兩種絕緣層外,在電路板的頂層和底層通常也會(huì)有絕緣層。點(diǎn)擊圖左上角的TopDielectric(頂層絕緣層)或BottomDielectric(底層絕緣層)前的選擇框選擇是否顯示絕緣層,單擊旁邊的按鈕可以設(shè)置絕緣層的屬性。

在頂層和底層絕緣層設(shè)置的選項(xiàng)下面有一個(gè)層疊模式選擇下拉列表,可以選擇不同的層疊模式:LayerPairs(層成對(duì))、InternalLayerPairs(內(nèi)電層成對(duì))和Build-up(疊壓)。在前面講過,多層板實(shí)際上是由多個(gè)雙層板或單層板壓制而成的,選擇不同的模式,則表示在實(shí)際制作中采用不同壓制方法,所以如圖11-5所示的“Core”和“Prepreg”的位置也不同。例如,層成對(duì)模式就是兩個(gè)雙層板夾一個(gè)絕緣層(Prepreg),內(nèi)電層成對(duì)模式就是兩個(gè)單層板夾一個(gè)雙層板。通常采用默認(rèn)的LayerPairs(層成對(duì))模式。

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在層堆棧管理器屬性設(shè)置對(duì)話框右側(cè)有一列層操作按鈕,各個(gè)按鈕的功能如下。

(1)AddLayer:添加中間信號(hào)層。例如,需要在GND和Power之間添加一個(gè)高速信號(hào)層,則應(yīng)該首先選擇GND層。單擊AddLayer按鈕,則會(huì)在GND層下添加一個(gè)信號(hào)層示,其默認(rèn)名稱為MidLayer1,MidLayer2,依此類推。雙擊層的名稱或者點(diǎn)擊Properties按鈕可以設(shè)置該層屬性。

(2)AddPlane:添加內(nèi)電層。添加方法與添加中間信號(hào)層相同。先選擇需要添加的內(nèi)電層的位置,然后單擊該按鈕,則在指定層的下方添加內(nèi)電層,其默認(rèn)名稱為InternalPlane1,InternalPlane2,依此類推。雙擊層的名稱或者點(diǎn)擊Properties按鈕可以設(shè)置該層屬性。

(3)Delete:刪除某個(gè)層。除了頂層和底層不能被刪除,其他信號(hào)層和內(nèi)電層均能夠被刪除,但是已經(jīng)布線的中間信號(hào)層和已經(jīng)被分割的內(nèi)電層不能被刪除。選擇需要?jiǎng)h除的層,單擊該按鈕,彈出對(duì)話框,單擊Yes按鈕則該層就被刪除。

(4)MoveUp:上移一個(gè)層。選擇需要上移的層(可以是信號(hào)層,也可以是內(nèi)電層),單擊該按鈕,則該層會(huì)上移一層,但不會(huì)超過頂層。

(5)MoveDown:下移一個(gè)層。與MoveUp按鈕相似,單擊該按鈕,則該層會(huì)下移一層,但不會(huì)超過底層。

(6)Properties:屬性按鈕。單擊該按鈕,彈出層屬性設(shè)置對(duì)話框。

1.3.2中間層的設(shè)置

完成層堆棧管理器的相關(guān)設(shè)置后,單擊OK按鈕,退出層堆棧管理器,就可以在PCB編輯界面中進(jìn)行相關(guān)的操作。在對(duì)中間層進(jìn)行操作時(shí),需要首先設(shè)置中間層在PCB編輯界面中是否顯示。選擇【Design】/【Options…】命令,彈出選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框,在Internalplanes下方的內(nèi)電層選項(xiàng)上打勾,顯示內(nèi)電層。

在完成設(shè)置后,就可以在PCB編輯環(huán)境的下方看到顯示的層了。用鼠標(biāo)單擊電路板板層標(biāo)簽即可切換不同的層以進(jìn)行操作。如果不習(xí)慣系統(tǒng)默認(rèn)的顏色,可以選擇【Tools】/【Preferences…】命令下的Colors選項(xiàng)自定義各層的顏色,相關(guān)內(nèi)容在第8章已有介紹,供讀者參考。

1.4內(nèi)電層設(shè)計(jì)

多層板相對(duì)于普通雙層板和單層板的一個(gè)非常重要的優(yōu)勢(shì)就是信號(hào)線和電源可以分布在不同的板層上,提高信號(hào)的隔離程度和抗干擾性能。內(nèi)電層為一銅膜層,該銅膜被分割為幾個(gè)相互隔離的區(qū)域,每個(gè)區(qū)域的銅膜通過過孔與特定的電源或地線相連,從而簡化電源和地網(wǎng)絡(luò)的走線,同時(shí)可以有效減小電源內(nèi)阻。

1.4.1內(nèi)電層設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)置

內(nèi)電層通常為整片銅膜,與該銅膜具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱的焊盤在通過內(nèi)電層的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將其與銅膜連接起來。焊盤/過孔與內(nèi)電層的連接形式以及銅膜和其他不屬于該網(wǎng)絡(luò)的焊盤的安全間距都可以在PowerPlaneClearance選項(xiàng)中設(shè)置。選擇【Design】/【Rules…】命令,單擊Manufacturing選項(xiàng),其中的PowerPlaneClearance和PowerPlaneConnectStyle選項(xiàng)與內(nèi)電層相關(guān),其內(nèi)容介紹如下。

(1)PowerPlaneClearance

該規(guī)則用于設(shè)置內(nèi)電層安全間距,主要指與該內(nèi)電層沒有網(wǎng)絡(luò)連接的焊盤和過孔與該內(nèi)電層的安全間距。在制造的時(shí)候,與該內(nèi)電層沒有網(wǎng)絡(luò)連接的焊盤在通過內(nèi)電層時(shí)其周圍的銅膜就會(huì)被腐蝕掉,腐蝕的圓環(huán)的尺寸即為該約束中設(shè)置的數(shù)值。[!--empirenews.page--]

(2)PowerPlaneConnectStyle

該規(guī)則用于設(shè)置焊盤與內(nèi)電層的形式。主要指與該內(nèi)電層有網(wǎng)絡(luò)連接的焊盤和過孔與該內(nèi)電層連接時(shí)的形式。

單擊Properties(屬性)按鈕,彈出其規(guī)則設(shè)置對(duì)話框。對(duì)話框左側(cè)為規(guī)則的適用范圍,在右側(cè)的RuleAttributes下拉列表中可以選擇連接方式:ReliefConnect、DirectConnect和Noconnect。DirectConnect即直接連接,焊盤在通過內(nèi)電層的時(shí)候不把周圍的銅膜腐蝕掉,焊盤和內(nèi)電層銅膜直接連接;Noconnect指沒有連接,即與該銅膜網(wǎng)絡(luò)同名的焊盤不會(huì)被連接到內(nèi)電層;設(shè)計(jì)人員一般采用系統(tǒng)默認(rèn)的ReliefConnect連接形式。

這種焊盤連接形式通過導(dǎo)體擴(kuò)展和絕緣間隙與內(nèi)電層保持連接,其中在ConductorWidth選項(xiàng)中設(shè)置導(dǎo)體出口的寬度;Conductors選項(xiàng)中選擇導(dǎo)體出口的數(shù)目,可以選擇2個(gè)或4個(gè);Expansion選項(xiàng)中設(shè)置導(dǎo)體擴(kuò)展部分的寬度;Air-Gap選項(xiàng)中設(shè)置絕緣間隙的寬度。

1.4.2內(nèi)電層分割方法

在本章的前幾節(jié)已經(jīng)介紹了多層板的層疊結(jié)構(gòu)的選擇,內(nèi)電層的建立和相關(guān)的設(shè)置,在本小節(jié)中將主要介紹多層板內(nèi)電層的分割方法和步驟,供讀者參考。

(1)在分割內(nèi)電層之前,首先需要定義一個(gè)內(nèi)電層,這在前面的章節(jié)中已經(jīng)有了介紹,本處不再贅述。選擇【Design】/【SplitPlanes…】命令,彈出內(nèi)電層分割對(duì)話框。該對(duì)話框中的Currentsplitplanes欄中指內(nèi)電層已經(jīng)分割的區(qū)域。在本例中,內(nèi)電層尚未被分割,所以圖11-14所示的Currentsplitplanes欄為空白。Currentsplitplanes欄下的Add、Edit、Delete按鈕分別用于添加新的電源區(qū)域,編輯選中的網(wǎng)絡(luò)和刪除選中的網(wǎng)絡(luò)。按鈕下方的ShowSelectedSplitPlaneView選項(xiàng)用于設(shè)置是否顯示當(dāng)前選擇的內(nèi)電層分割區(qū)域的示意圖。如果選擇該選項(xiàng),則在其下方的框中將顯示內(nèi)電層中該區(qū)域所劃分網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的縮略圖,其中與該內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)同名的引腳、焊盤或連線將在縮略圖中高亮顯示,不選擇該選項(xiàng)則不會(huì)高亮顯示。ShowNetFor選項(xiàng),選擇該選項(xiàng),如果定義內(nèi)電層的時(shí)候已經(jīng)給該內(nèi)電層指定了網(wǎng)絡(luò),則在該選項(xiàng)上方的方框中顯示與該網(wǎng)絡(luò)同名的連線和引腳情況。

(2)單擊Add按鈕,彈出內(nèi)電層分割設(shè)置對(duì)話框。

在如圖11-15所示的對(duì)話框中,TrackWidth用于設(shè)置繪制邊框時(shí)的線寬,同時(shí)也是同一內(nèi)電層上不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之間的絕緣間距,所以通常將TrackWidth設(shè)置的比較大。建議讀者在輸入數(shù)值時(shí)也要輸入單位。如果在該處只輸入數(shù)字,不輸入單位,那么系統(tǒng)將默認(rèn)使用當(dāng)前PCB編輯器中的單位。

Layer選項(xiàng)用于設(shè)置指定分割的內(nèi)電層,此處可以選擇Power和GND內(nèi)電層。本例中有多種電壓等級(jí)存在,所以需要分割Power內(nèi)電層來為元器件提供不同等級(jí)的電壓。

ConnecttoNet選項(xiàng)用于指定被劃分的區(qū)域所連接的網(wǎng)絡(luò)。通常內(nèi)電層用于電源和地網(wǎng)絡(luò)的布置,但是在ConnecttoNet下拉列表中可以看到,可以將內(nèi)層的整片網(wǎng)絡(luò)連接到信號(hào)網(wǎng)絡(luò),用于信號(hào)傳輸,只是一般設(shè)計(jì)者不這樣處理。信號(hào)所要求的信號(hào)電壓和電流弱,對(duì)導(dǎo)線要求小,而電源電流大,需要更小的等效內(nèi)阻。所以一般信號(hào)在信號(hào)層走線,內(nèi)電層專用于電源和地網(wǎng)絡(luò)連線。[!--empirenews.page--]

(3)單擊內(nèi)電層分割設(shè)置對(duì)話框中的OK按鈕,進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)區(qū)域邊框繪制狀態(tài)。

在繪制內(nèi)電層邊框時(shí),用戶一般將其他層面的信息隱藏起來,只顯示當(dāng)前所編輯的內(nèi)電層,方便進(jìn)行邊框的繪制。選擇【Tools】/【Preferences…】命令,彈出如圖11-16所示的對(duì)話框。選擇Display選項(xiàng),再選擇SingleLayerMode復(fù)選框。這樣,除了當(dāng)前工作層Power之外,其余層都被隱藏起來了。

在分割內(nèi)電層時(shí),因?yàn)榉指畹膮^(qū)域?qū)⑺性摼W(wǎng)絡(luò)的引腳和焊盤都包含在內(nèi),所以用戶通常需要知道與該電源網(wǎng)絡(luò)同名的引腳和焊盤的分布情況,以便進(jìn)行分割。在左側(cè)BrowsePCB工具中選擇VCC網(wǎng)絡(luò),單擊Select按鈕將該網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)亮選取。

將VCC網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)亮選取后,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)為VCC的焊盤和引腳與其他網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的焊盤和引腳的對(duì)比。

選擇了這些同名的網(wǎng)絡(luò)焊盤后,在繪制邊界的時(shí)候就可以將這些焊盤都包含到劃分的區(qū)域中去。此時(shí)這些電源網(wǎng)絡(luò)就可以不通過信號(hào)層連線而是直接通過焊盤連接到內(nèi)電層。

(4)繪制內(nèi)電層分割區(qū)域。

選擇【Design】/【SplitPlanes…】命令,彈出內(nèi)電層分割對(duì)話框,單擊Add按鈕,彈出內(nèi)電層分割設(shè)置對(duì)話框。首先選擇12V網(wǎng)絡(luò),單擊OK按鈕,光標(biāo)變?yōu)槭譅?,此時(shí)就可以在內(nèi)電層開始分割工作了。

在繪制邊框邊界線時(shí),可以按“Shift+空格鍵”來改變走線的拐角形狀,也可以按Tab鍵來改變內(nèi)電層的屬性。在繪制完一個(gè)封閉的區(qū)域后(起點(diǎn)和終點(diǎn)重合),系統(tǒng)自動(dòng)彈出如內(nèi)電層分割對(duì)話框,在該對(duì)話框中可以看到一個(gè)已經(jīng)被分割的區(qū)域。

在添加完內(nèi)電層后,放大某個(gè)12V焊盤,可以看到該焊盤沒有與導(dǎo)線相連接,但是在焊盤上出現(xiàn)了一個(gè)“+”字標(biāo)識(shí),表示該焊盤已經(jīng)和內(nèi)電層連接。

將當(dāng)前工作層切換到Power層,可以看到該焊盤在內(nèi)電層的連接狀態(tài)。由于內(nèi)電層通常是整片銅膜,所以圖11-22(b)中焊盤周圍所示部分將在制作過程中被腐蝕掉,可見GND和該內(nèi)電層是絕緣的。

在內(nèi)電層添加了12V區(qū)域后,還可以根據(jù)實(shí)際需要添加別的網(wǎng)絡(luò),就是說將整個(gè)Power內(nèi)電層分割為幾個(gè)不同的相互隔離的區(qū)域,每個(gè)區(qū)域連接不同的電源網(wǎng)絡(luò)。

在完成內(nèi)電層的分割之后,可以在所示的對(duì)話框中編輯和刪除已放置的內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)。單擊Edit按鈕可以彈出內(nèi)電層屬性對(duì)話框,在該對(duì)話框中可以修改邊界線寬、內(nèi)電層層面和連接的網(wǎng)絡(luò),但不能修改邊界的形狀。如果對(duì)邊界的走向和形狀不滿意,則只能單擊Delete按鈕,重新繪制邊界;或者選擇【Edit】/【Move】/【SplitPlaneVertices】命令來修改內(nèi)電層邊界線,此時(shí)可以通過移動(dòng)邊界上的控點(diǎn)來改變邊界的形狀。完成后在彈出的確認(rèn)對(duì)話框中單擊Yes按鈕即可完成重繪。

1.4.3內(nèi)電層分割基本原則

在完成內(nèi)電層的分割之后,本節(jié)再介紹幾個(gè)在內(nèi)電層分割時(shí)需要注意的問題。

(1)在同一個(gè)內(nèi)電層中繪制不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域邊界時(shí),這些區(qū)域的邊界線可以相互重合,這也是通常采用的方法。因?yàn)樵赑CB板的制作過程中,邊界是銅膜需要被腐蝕的部分,也就是說,一條絕緣間隙將不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的銅膜給分割開來了。這樣既能充分利用內(nèi)電層的銅膜區(qū)域,也不會(huì)造成電氣隔離沖突。[!--empirenews.page--]

(2)在繪制邊界時(shí),盡量不要讓邊界線通過所要連接到的區(qū)域的焊盤,如圖11-26所示。由于邊界是在PCB板的制作過程中需要被腐蝕的銅膜部分,有可能出現(xiàn)因?yàn)橹谱鞴に嚨脑驅(qū)е潞副P與內(nèi)電層連接出現(xiàn)問題。所以在PCB設(shè)計(jì)時(shí)要盡量保證邊界不通過具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱的焊盤。

(3)在繪制內(nèi)電層邊界時(shí),如果由于客觀原因無法將同一網(wǎng)絡(luò)的所有焊盤都包含在內(nèi),那么也可以通過信號(hào)層走線的方式將這些焊盤連接起來。但是在多層板的實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)該盡量避免這種情況的出現(xiàn)。因?yàn)槿绻捎眯盘?hào)層走線的方式將這些焊盤與內(nèi)電層連接,就相當(dāng)于將一個(gè)較大的電阻(信號(hào)層走線電阻)和較小的電阻(內(nèi)電層銅膜電阻)串聯(lián),而采用多層板的重要優(yōu)勢(shì)就在于通過大面積銅膜連接電源和地的方式來有效減小線路阻抗,減小PCB接地電阻導(dǎo)致的地電位偏移,提高抗干擾性能。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中,應(yīng)該盡量避免通過導(dǎo)線連接電源網(wǎng)絡(luò)。

(4)將地網(wǎng)絡(luò)和電源網(wǎng)絡(luò)分布在不同的內(nèi)電層層面中,以起到較好的電氣隔離和抗干擾的效果。

(5)對(duì)于貼片式元器件,可以在引腳處放置焊盤或過孔來連接到內(nèi)電層,也可以從引腳處引出一段很短的導(dǎo)線(引線應(yīng)該盡量粗短,以減小線路阻抗),并且在導(dǎo)線的末端放置焊盤和過孔來連接。

(6)關(guān)于去耦電容的放置。前面提到在芯片的附近應(yīng)該放置0.01μF的去耦電容,對(duì)于電源類的芯片,還應(yīng)該放置10μF或者更大的濾波電容來濾除電路中的高頻干擾和紋波,并用盡可能短的導(dǎo)線連接到芯片的引腳上,再通過焊盤連接到內(nèi)電層。

(7)如果不需要分割內(nèi)電層,那么在內(nèi)電層的屬性對(duì)話框中直接選擇連接到網(wǎng)絡(luò)就可以了,不再需要內(nèi)電層分割工具。

1.5多層板設(shè)計(jì)原則匯總

在本章及前面幾章的介紹中,我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了一些關(guān)于PCB設(shè)計(jì)所需要遵循的原則,在這里我們將這些原則做一匯總,以供讀者在設(shè)計(jì)時(shí)參考,也可以作為設(shè)計(jì)完成后檢查時(shí)參考的依據(jù)。

1.PCB元器件庫的要求

(1)PCB板上所使用的元器件的封裝必須正確,包括元器件引腳的大小尺寸、引腳的間距、引腳的編號(hào)、邊框的大小和方向表示等。

(2)極性元器件(電解電容、二極管、三極管等)正負(fù)極或引腳編號(hào)應(yīng)該在PCB元器件庫中和PCB板上標(biāo)出。

(3)PCB庫中元器件的引腳編號(hào)和原理圖元器件的引腳編號(hào)應(yīng)當(dāng)一致,例如在前面章節(jié)中介紹了二極管PCB庫元器件中的引腳編號(hào)和原理圖庫中引腳編號(hào)不一致的問題。

(4)需要使用散熱片的元器件在繪制元器件封裝時(shí)應(yīng)當(dāng)將散熱片尺寸考慮在內(nèi),可以將元器件和散熱片一并繪制成為整體封裝的形式。

(5)元器件的引腳和焊盤的內(nèi)徑要匹配,焊盤的內(nèi)徑要略大于元器件的引腳尺寸,以便安裝。

2.PCB元件布局的要求

(1)元器件布置均勻,同一功能模塊的元器件應(yīng)該盡量靠近布置。

(2)使用同一類型電源和地網(wǎng)絡(luò)的元器件盡量布置在一起,有利于通過內(nèi)電層完成相互之間的電氣連接。

(3)接口元器件應(yīng)該靠邊放置,并用字符串注明接口類型,接線引出的方向通常應(yīng)該離開電路板。

(4)電源變換元器件(如變壓器、DC/DC變換器、三端穩(wěn)壓管等)應(yīng)該留有足夠的散熱空間。[!--empirenews.page--]

(5)元器件的引腳或參考點(diǎn)應(yīng)放置在格點(diǎn)上,有利于布線和美觀。

(6)濾波電容可以放置在芯片的背面,靠近芯片的電源和地引腳。

(7)元器件的第一引腳或者標(biāo)識(shí)方向的標(biāo)志應(yīng)該在PCB上標(biāo)明,不能被元器件覆蓋。

(8)元器件的標(biāo)號(hào)應(yīng)該緊靠元器件邊框,大小統(tǒng)一,方向整齊,不與焊盤和過孔重疊,不能放置在元器件安裝后被覆蓋的區(qū)域。

3.PCB布線要求

(1)不同電壓等級(jí)電源應(yīng)該隔離,電源走線不應(yīng)交叉。

(2)走線采用45°拐角或圓弧拐角,不允許有尖角形式的拐角。

(3)PCB走線直接連接到焊盤的中心,與焊盤連接的導(dǎo)線寬度不允許超過焊盤外徑的大小。

(4)高頻信號(hào)線的線寬不小于20mil,外部用地線環(huán)繞,與其他地線隔離。

(5)干擾源(DC/DC變換器、晶振、變壓器等)底部不要布線,以免干擾。

(6)盡可能加粗電源線和地線,在空間允許的情況下,電源線的寬度不小于50mil。

(7)低電壓、低電流信號(hào)線寬9~30mil,空間允許的情況下盡可能加粗。

(8)信號(hào)線之間的間距應(yīng)該大于10mil,電源線之間間距應(yīng)該大于20mil。

(9)大電流信號(hào)線線寬應(yīng)該大于40mil,間距應(yīng)該大于30mil。

(10)過孔最小尺寸優(yōu)選外徑40mil,內(nèi)徑28mil。在頂層和底層之間用導(dǎo)線連接時(shí),優(yōu)選焊盤。

(11)不允許在內(nèi)電層上布置信號(hào)線。

(12)內(nèi)電層不同區(qū)域之間的間隔寬度不小于40mil。

(13)在繪制邊界時(shí),盡量不要讓邊界線通過所要連接到的區(qū)域的焊盤。

(14)在頂層和底層鋪設(shè)敷銅,建議設(shè)置線寬值大于網(wǎng)格寬度,完全覆蓋空余空間,且不留有死銅,同時(shí)與其他線路保持30mil(0.762mm)以上間距(可以在敷銅前設(shè)置安全間距,敷銅完畢后改回原有安全間距值)。

(15)在布線完畢后對(duì)焊盤作淚滴處理。

(16)金屬殼器件和模塊外部接地。

(17)放置安裝用和焊接用焊盤。

(18)DRC檢查無誤。

4.PCB分層的要求

(1)電源平面應(yīng)該靠近地平面,與地平面有緊密耦合,并且安排在地平面之下。

(2)信號(hào)層應(yīng)該與內(nèi)電層相鄰,不應(yīng)直接與其他信號(hào)層相鄰。

(3)將數(shù)字電路和模擬電路隔離。如果條件允許,將模擬信號(hào)線和數(shù)字信號(hào)線分層布置,并采用屏蔽措施;如果需要在同一信號(hào)層布置,則需要采用隔離帶、地線條的方式減小干擾;模擬電路和數(shù)字電路的電源和地應(yīng)該相互隔離,不能混用。

(4)高頻電路對(duì)外干擾較大,最好單獨(dú)安排,使用上下都有內(nèi)電層直接相鄰的中間信號(hào)層來傳輸,以便利用內(nèi)電層的銅膜減少對(duì)外干擾。

1.6本章小結(jié)

本章主要介紹了多層電路板的設(shè)計(jì)步驟,包括多層板層數(shù)的選擇、層疊結(jié)構(gòu)的選擇;多層板布局布線與普通雙層板布局布線的相同和不同;多層板特有的中間層的創(chuàng)建和設(shè)置,以及內(nèi)電層設(shè)計(jì)。根據(jù)本章所羅列的步驟,讀者已經(jīng)能夠完成多層PCB的初步設(shè)計(jì)工作。在接下來的章節(jié)中,我們將介紹PCB的電磁兼容和信號(hào)完整性的相關(guān)內(nèi)容,以便更好地完成PCB設(shè)計(jì)。

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