PCB层数估计的重要性

2022-08-17

PCB层数估计的重要性

PCB层数估计使设计人员能(néng)够衡量设计中所需的信号和電(diàn)源层数。

随着时间的推移，電(diàn)路板布局随着时钟频率上升、面积减小(xiǎo)、层数增加、信号设备增加以及元件数量和密度增加等限制因素不断增長(cháng)。这些因素导致電(diàn)路板开发成本增加。 

当设计变得更密集时，设计人员发现很(hěn)难估计所需的层数。在本文(wén)中，我们解释了层估计在设计和布局中的重要性。在后面的阶段，我们介绍了韬放的信号层估计器，它使设计人员的工作变得更容易。

為(wèi)什么要事先知道信号层的数量？

6层堆叠，带電(diàn)源接地层和信号层

PCB层数估算是電(diàn)路板制造和成本中的一个重要过程。由于更多(duō)的生产步骤、更多(duō)的材料和额外的生产时间，成本会随着层数的增加而增加。将两层板转换為(wèi)四层板会使总成本增加30-40%。 

電(diàn)路板中的每一层在确定其電(diàn)气行為(wèi)方面都发挥着独特的作用(yòng)。信号层在组件之间传输電(diàn)信号。信号和電(diàn)源完整性将受到板层配置的影响。知道正确的计数以及如何放置它们可(kě)以创建一个高效的板。 

层叠中的层数及其顺序决定了電(diàn)路板的构造和操作。

電(diàn)路板中有(yǒu)哪些不同的层？

信号、電(diàn)源和接地层

PCB层根据通过它们传播的信号类型分(fēn)為(wèi)信号层和電(diàn)源/接地层。介電(diàn)层在任何两个相邻层之间提供所需的隔离。现在让我们了解这些层是什么。

信号层：由一层電(diàn)介质材料上蚀刻的铜迹線(xiàn)组成。信号层上的铜迹線(xiàn)构成了您设计的電(diàn)路（原理(lǐ)图）。

電(diàn)源/接地层： 它是连接電(diàn)源/接地線(xiàn)的实心铜平面。

安排信号和地平面的技巧

在接地层旁边放置一个信号层

将接地层和電(diàn)源层耦合在一起

利用(yòng)位于平面之间的埋层来路由高速信号

将迹線(xiàn)正交对齐以减少信号层之间的串扰

调整走線(xiàn)宽度和间距以满足受控阻抗要求

影响PCB中层数估计的因素

了解层数后，设计人员可(kě)以选择制造工艺以实现所需的良率。以下因素会影响任何電(diàn)路板设计中的层数：

应用(yòng)：在最终确定设计中的层数之前，确定目的是至关重要的一步。机器的类型、電(diàn)子電(diàn)路的复杂性和功率要求也很(hěn)重要。一般来说，医疗技术和军用(yòng)電(diàn)子等高科(kē)技应用(yòng)的层数较高。

工作频率：工作频率决定了電(diàn)路板的功能(néng)和能(néng)力。多(duō)层板被认為(wèi)具有(yǒu)更高的速度和操作能(néng)力。找到应用(yòng)程序的工作频率至关重要。具有(yǒu)各种信号层的多(duō)层板通过降低信号線(xiàn)電(diàn)感和寄生電(diàn)容来确保高速完整性。在内层中，当信号作為(wèi)带状線(xiàn)走線(xiàn)布線(xiàn)时，它们的顶部和底部都有(yǒu)接地层。这提供了更好的信号完整性并减少了串扰。

散热：更多(duō)的铜层為(wèi)热量从源头流出提供了更多(duō)的热路径，因此大板表面用(yòng)于向环境散热。与多(duō)层板相比，具有(yǒu)相同電(diàn)路的双层板会变得更热。 

引脚密度： 层数取决于密度和信号层。针密度定义了每平方英寸的针数。随着引脚密度的增加，层数增加。  

電(diàn)路板厚度：電(diàn)路板厚度随着层数的增加而增加，以适应所用(yòng)材料的最小(xiǎo)厚度。纵横比（板厚度与最小(xiǎo)孔径）也很(hěn)重要。 

设计复杂性：给定设计所需的总层数取决于设计的复杂性。设计复杂性和功率水平决定了层数。如前所述，添加更多(duō)层会增加生产成本，但可(kě)以包含更多(duō)轨道。具有(yǒu)先进功能(néng)的复杂電(diàn)路板制造成本随着层数的增加而增加。

层数估计是实现设计成功的关键步骤之一。如本节所示，有(yǒu)许多(duō)属性会影响電(diàn)路板的层数。这种计算有(yǒu)时可(kě)能(néng)既复杂又(yòu)耗时。

如何使用(yòng)韬放的信号层估计器

信号层估计器

信号层估计器有(yǒu)两个部分(fēn)：输入和结果。您必须填写所有(yǒu)输入参数的值才能(néng)查看建议的信号和電(diàn)源层数。

估计器的输入参数

PCB宽度（英寸）

PCB長(cháng)度（英寸）

组件管脚总数

布線(xiàn)通道宽度（密耳）

过孔焊盘直径（密耳）

迹線(xiàn)/空间宽度（以密耳為(wèi)单位）

提供必要的数据后，点击结果选项卡中的计算以查看规定数量的信号层以及以下属性。

PCB面积（以平方英寸為(wèi)单位）

估计网数

净密度（每平方英寸）

韬放的信号层估算器使用(yòng)多(duō)种算法来计算完成電(diàn)路板布局中每个互连所需的最小(xiǎo)信号层数。

计算信号和功率层的算法

以下算法有(yǒu)助于估计電(diàn)路板中信号和電(diàn)源层的数量：

COOR的接線(xiàn)長(cháng)度模型

Hannemann 的布線(xiàn)需求模型

几何模型（Moreseo）

清楚地了解信号层数有(yǒu)助于确定总时间和 制造成本。Signal Layer Estimator计算信号和電(diàn)源层的最佳数量。如果您对PCB层数估计有(yǒu)任何疑问，请在评论部分(fēn)告诉我们。